一种基于STM32和CAN总线的多路模拟量电流信号采集卡的制作方法

本发明属于信号采集领域，具体涉及一种基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡。

背景技术：

1、目前模拟量电流信号采集卡通常采用rs485、rs232接口及标准modbus协议进行通讯。

2、这种模拟量电流信号采集板卡的rs485、rs232通讯方式不适用于汽车行业。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明要解决的技术问题是如何提供一种基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，以解决现有的模拟量电流信号采集板卡的rs485、rs232通讯方式不适用于汽车行业的问题。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，该信号采集卡包括：板卡电连接器、电源电路、八路采样电阻、八路信号处理电路、八选一模拟开关电路、微处理器电路和can通信电路；

5、板卡电连接器用于实现电源外部供电输入、八路模拟量电流信号输入、can总线通讯信号输入输出；

6、电源电路用于将外部5vdc电源转换为3.3vdc电源，给信号处理电路、八选一模拟开关电路、微处理器电路、can通信电路供电；

7、模拟量电流信号输入量程为4～20ma，由板卡电连接器连接至八路采样电阻，采样电阻将流过其中的电流信号线性转换为0.6～3v电压信号；

8、0.6～3v电压信号经过八路信号处理电路输出为稳定的0.6～3v电压信号，后连接至八选一模拟开关的八个输入引脚；

9、八选一模拟开关有电源和地引脚、八个输入引脚、一个输出引脚、一个使能引脚、三个控制引脚；八选一模拟开关电源引脚连接至3.3vdc电源，输入引脚连接至八路信号处理电路输出的电压信号，输出引脚连接到微处理器stm32单片机的内置a/d转换模块引脚，使能引脚及控制引脚连接至stm32单片机的四个io口；

10、微处理器采用stm32单片机，其内置a/d转换模块，a/d转换模块用于将模拟量电压信号转变为数字信号，后送入stm32单片机内部进行数据处理；经stm32单片机内部处理后的数据，输出到stm32单片机的txd、rxd引脚；

11、stm32单片机的txd、rxd引脚连接至can通信电路的收发器输入端，收发器的输出端连接至板卡电连接器的canh、canl引脚；can收发器上电后，其输入端口与stm32单片机、输出端口与can网络总线连接，进行can总线数据通讯。

12、(三)有益效果

13、本发明提出一种基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，本发明的关键点：板卡电连接器采用j29c系列96芯印制板电连接器，在信号定义上对电源信号、can信号、模拟量电流信号进行了分区定义。同时包含电源电路、采样电阻、信号处理电路、八选一模拟开关、基于stm32单片机的最小系统、can隔离收发电路。

14、本发明提供了一种基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，具有成本低、可靠性高、使用方便的优势。支持八路4～20ma模拟量电流信号输入；无复杂信号处理电路、可靠性高；采用八选一模拟开关可分时实现八路模拟量电流信号的输入；采用内置a/d转换模块的stm32单片机减少了a/d转换芯片，用单路a/d转换即可实现八路电流的模数转换；采用can总线通信，可靠性高、适合车辆系统使用、方便总线扩展。

技术特征：

1.一种基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，其特征在于，该信号采集卡包括：板卡电连接器、电源电路、八路采样电阻、八路信号处理电路、八选一模拟开关电路、微处理器电路和can通信电路；

2.如权利要求1所述的基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，其特征在于，板卡电连接器采用j29c系列96芯印制板电连接器，其中，1a～1c为外部5vdc电源供电正极输入端口，2a～2c为外部5vdc电源供电接地端口，9a～9c为can0通讯端口，10a～10c为can1通讯端口，21a～28a为八路模拟量电流信号输入端口。

3.如权利要求2所述的基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，其特征在于，模拟量电流信号输入量程为4～20ma，采样电阻选用150ω高精密电阻，4～20ma电流信号经各路采样电阻后线性转换为0.6～3v的电压信号。

4.如权利要求3所述的基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，其特征在于，各路信号处理电路采用dg158m运算放大器构成的电压跟随器对信号进行跟踪处理。

5.如权利要求4所述的基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，其特征在于，八选一模拟开关采用cc4051八选一模拟开关，具有八个输入通道，一个输出通道，一个使能引脚、三个控制引脚，能分时实现各通道的电压信号导通。

6.如权利要求5所述的基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，其特征在于，八选一模拟开关上电，stm32单片机io口向八选一模拟开关使能引脚输出高电平时，八选一模拟开关开始工作；stm32单片机三个io口向控制引脚输出高电平或低电平，输出的三路高电平或低电平控制多路开关的导通通道，一次只有一个输入引脚连接至输出引脚，控制单片机三个io口高电平或低电平状态，使八选一模拟开关依次、顺序输出各路电压信号至stm32单片机a/d转换引脚。

7.如权利要求5所述的基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，其特征在于，微处理器采用stm32f407单片机，其内置具有12位精度的a/d转换模块。

8.如权利要求7所述的基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，其特征在于，can通信电路采用ctm1051隔离can收发器，该收发器无需外接隔离电源即可实现can信号的隔离输出。

9.如权利要求8所述的基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，其特征在于，电源电路采用sgm2036芯片，将5vdc电源转换为3.3vdc电源，给信号处理电路、八选一模拟开关、stm32单片机最小系统、can通讯模块供电。

10.如权利要求1-9任一项所述的基于stm32和can总线的多路模拟量电流信号采集卡，其特征在于，八路4～20ma模拟量电流信号经j29c系列96芯印制板电连接器连接入该信号采集卡，接通外部5vdc电源供电，模拟量电流信号经采样电阻转换为0.6～3v电压信号，后送入信号处理电路，处理为稳定的电压信号，再送入到八选一模拟开关的输入端，stm32单片机控制八选一模拟开关的使能及导通通道，控制八选一模拟开关分时、顺序导通八个开关通道，使八路模拟量电压值依次送入到stm32单片机的内部a/d转换模块进行数字采样，后经stm32单片机内部计算，再通过can隔离收发器、板卡电连接器将电流通道号、输入的模拟量电流信号数值发送到can总线上。

技术总结
本发明涉及一种基于STM32和CAN总线的多路模拟量电流信号采集卡，属于信号采集领域。本发明的信号采集卡包括：板卡电连接器、电源电路、八路采样电阻、八路信号处理电路、八选一模拟开关电路、微处理器电路和CAN通信电路。本发明具有成本低、可靠性高、使用方便的优势。

技术研发人员：王聪,刘丽杰,冯宇,苏云泉,孙骏超,和穆,李越,贾茂良,康少栋,张伟
受保护的技术使用者：内蒙古第一机械集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19