[发明专利]水下CAN组网数据采集节点

说明书

技术领域

本发明属于海洋环境监测技术领域，具体涉及一种基于CAN组网的海洋环境数据采集节点电路。

背景技术

传感器监测是海洋环境监测有效手段之一，随着世界各国对海洋环境的保护的日益重视，基于CAN组网的传感器监测网络逐渐在海洋领域得到应用。如何能够实现将分布在不同海洋地理位置的监测传感器连接成一个可靠的监测网络的数据采集节点，从而有效的、实时的监测海洋环境的变化情况，是当前海洋环境监测的关键。在各种海洋数据采集节点中，如何提高数据传输的可靠性是目前研制的重点，海洋环境的研究以及日常海洋灾害的预警，需要实时准确的获取海洋环境数据，非常需要一种可靠、稳定的环境监测数据采集节点。

CAN总线是一种支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。相对于传统的RS-485总线，它的优势主要表现在其工作于多主方式，即网络中的各个节点都可以根据总线访问优先权采用逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，并以对通信数据进行编码的方式取代了站地址编码的方式，大大提高了系统的可靠性和稳定性，使用CAN组网的海洋环境数据采集节点可以大大提高数据传输的可靠性，从而提高整个监测系统的工作稳定性，具有实际操作意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CAN组网的海洋环境数据采集节点电路，以克服传统RS-485组网的数据采集节点传输距离短、可靠性低等缺陷。

本发明包括一个电源电路、一个置位/复位电路、两个相同的传感器通信电路、八个相同的模拟信号采集电路、两个相同的组网电路、一个备份组网电路和一个主控电路。

电源电路包括一级电源转换芯片IC1、二级电源转换芯片IC2、二极管D1、一个稳压二极管D2和一个TVS保护二极管D3、四个电解电容C1、C2、C5和C6、三个瓷片电容C3、C4和C7、一个自恢复保险丝F1、一个电感L1。一级电源转换芯片IC1的1脚与二极管D1的阴极、瓷片电容C3的一端和电解电容C1的阳极连接，二极管D1的阳极与保险丝F1的一端并联后和TVS保护二极管的D3的阴极连接，保险丝的另一端作为12V电压输入端；一级电源转换芯片IC1的3脚、5脚和地连接；一级电源转换芯片IC1的2脚与稳压二极管D2阴极并联后和电感L1的一端连接；一级电源转换芯片IC1的4脚作为5V电压输出端，和电感L1的另一端以及电解电容C2和C5的阳极、瓷片电容C4的一端和二级电源转换芯片IC2的1脚并联；二级电源转换芯片IC2的3脚为+3.3V电压输出端，和电解电容C6的阳极以及瓷片电容C7的一端并联；TVS保护二极管的D3的阳极、电解电容C1、C2、C5和C6的阴极、瓷片电容C3、C4和C7的另一端、稳压二极管的阳极、二级电源转换芯片IC2的2脚都接地。

置位/复位电路包括电阻R1和R2、瓷片电容C8、按键S1。其中电阻R1的一端与电源电路的+3.3V电压输出端连接；按键S1的一端和电阻R2的一端连接；瓷片电容C8的另一端和电阻R2的另一端接地；电阻R1的另一端与瓷片电容C8的一端和按键S1的另一端连接并引出为置位/复位电路的RES输出端。 

每一个传感器通信电路由电平转换芯片MAX和4个瓷片电容Cap1、Cap2、Cap3和Cap4组成，电平转换芯片MAX的5脚和瓷片电容Cap1的一端相连，瓷片电容Cap1的另一端和电平转换芯片MAX的4脚相连；电平转换芯片MAX的3脚和瓷片电容Cap4的一端相连，瓷片电容Cap4的另一端和电平转换芯片MAX的1脚相连；电平转换芯片MAX的16脚和瓷片电容Cap2的一端相连，瓷片电容Cap2的另一端和电平转换芯片MAX的2脚相连；电平转换芯片MAX的15脚和瓷片电容Cap3的一端并联后接地，瓷片电容Cap3的另一端和电平转换芯片MAX的6脚相连；电平转换芯片MAX的16脚和电源电路的+3.3V电压输出端相连。传感器通信电路共有2路，每1路可以采集2个串行接口传感器数据。

每一个模拟信号采集电路由3个电阻Res1、Res2和Res3和一个瓷片电容Cap5组成，电阻Res1的一端和电阻Res2并联后和电阻Res3的一端相连，电阻Res2的另一端和瓷片电容Cap5的一端相连，作为模拟信号采集电路的ADC输出端，瓷片电容的Cap5的另一端和电阻Res3的另一端相连后接地。模拟信号采集电路共有8路，每路都输出1个ADC输出端。