基于CAN总线的矿用压力传感器的设计
收稿日期：２０１５－１０－１４
稿件编号：２０１５１００８１
作者简介：葛学玮（１９８１—），男，黑龙江鸡西人，工程师。研究方向：煤矿安全类产品的硬件研发。
近年煤矿安全生产越来越受到重视，减少煤矿事故和减少人员伤亡是煤矿生产的重要方面，提高煤矿安全监控系统的可靠性和准确性已经迫在眉睫，矿用压力传感器作为监控系统的一个重要部分，实时检测井下巷道和管道内的压力[１－２]具有重要的现实意义。随着MEMS 微机电技术和工艺的的土突飞猛进，压力检测元件已具有较高精度和极低的功耗[３－５]，较小的体积和较低成本。美国精量电子生产的压力传感器
MEAS １２２０采用电流恒流供电方式，能够检测０~１００PSI 范
围的压力，满量程输出电压为５０ｍV ，非线性度不超过０．１%。完全能够满足传感器的设计要求。
目前的矿用传感器中信号的远距离传输主要采用频率信号、４８５总线和CAN 总线，CAN 总线与频率信号和４８５总线相比具有更大的优势和广泛的应用前景，CAN 控制器工作于多主模式，RS４８５总线只能工作在主从模式；CAN 总线节点出现错误时具有自动关闭输出的功能而不影响其他节点，而
RS４８５节点同时向总线发送数据时，会出现总线短路，从而损
坏某些节点使总线锁死；CAN 总线节点可以点对点，一对多及广播集中方式传送和接受数据，具有较大的灵活性；CAN 总线节点最多可设计达到１１０个，相对于RS４８５总线具有较大的优势，文中选用CAN 总线传输压力传感器的压力信号。设计中采用LPC１７５２作为控制的核心处理器，LPC１７５２是CｏrｔｅxｔM３内核的处理器，是为嵌入式系统应用而设计的高性能、低功耗的３２位微处理器[６－８]，适用于仪器仪表、工业通讯、电机控制、灯光控制、报警系统等领域。其操作频率高达１２０MHz 。具有丰富的外设，４个３２位通用定时器、一个８通道１２位ADC 、５个UART 接口、２路CAN 、３个SSP 接口、１个SPI 接口、３个I２C 接口、６路通用PWM 输出、１个看门狗定时器以及一个独立供电的超低功耗RTC 等，使得LPC１７５２能够独立完成对模拟信号、数字信号的采集和处理，满足矿用压力传感器产品设计要求。
1系统结构
文中设计的基于CAN 总线的压力传感器电路由核心控制
电路、电源电路、压力测量电路、声光报警电路、红外遥控接收电路和CAN 总线数据传输电路构成。系统原理框图如图１所示。
2硬件电路各模块的设计
１）控制核心模块设计
传感器的控制核心模块以LPC１７５２芯片作为控制的核
心，核心模块主要由LPC１７５２的时钟电路，复位电路和JTAG 调试接口电路等构成。LPC１７５２具有可靠性高，抗干扰能力
基于CAN 总线的矿用压力传感器的设计
葛学玮
（煤科集团沈阳研究院有限公司辽宁沈阳１１３１２２）
摘要：矿用压力传感器广泛应用于井下巷道和管道内的压力检测，对压力进行实时准确检测对煤矿安全生产具有重要意义。本文设计了一种基于CAN 总线的矿用压力传感器，采用高精度的电流型压力传感器对压力进行实时检测，并通过CAN 总线将压力数据传输给矿用分站。设计中以CｏrｔｅxｔM３为内核的LPC１７５２作为控制的核心，采用MEAS
１２２０作为压力检测的核心元件，完成压力传感器的硬件和软件设计，具有较高的可靠性和准确性。
关键词：CAN 总线；压力检测；MEAS １２２０；LPC１７５２中图分类号：TN９１４．３
文献标识码：A
文章编号：１６７４－６２３６（２０１６）１８－００７２－０３
The design of mine pressure sensor based on CAN bus
GE Xuｅ-wｅｉ
（Shenyang Research Institute of China Coal Technology &Engineering Group ，Shenyang １１３１２２，China ）
Abstract:Mｉｎｅｐrｅssurｅsｅｎsｏr ｉs wｉdｅly usｅd ｉｎuｎdｅrgrｏuｎd ｔuｎｎｅls ａｎd ｔｈｅｐrｅssurｅdｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐｉｐｅlｉｎｅ，ｔｈｅｐrｅssurｅｏf rｅａl－ｔｉｍｅａｎd ａｃｃurａｔｅdｅｔｅｃｔｉｏｎｏf ｃｏａl ｍｉｎｅsａfｅｔy ｐrｏduｃｔｉｏｎｉs ｏf grｅａｔsｉgｎｉfｉｃａｎｃｅ．A ｐrｅssurｅsｅｎsｏr bａsｅd ｏｎCAN bus ｉs dｅsｉgｎｅd ｉｎｔｈｉs ｐａｐｅr ，ｔｈｅｈｉgｈｐrｅｃｉsｉｏｎｏf ｔｈｅｃurrｅｎｔｔyｐｅｐrｅssurｅsｅｎsｏr ｉs ａdｏｐｔs fｏr rｅａl－ｔｉｍｅdｅｔｅｃｔｉｏｎｏf ｐrｅssurｅ，ａｎd ｔｈｅｐrｅssurｅdａｔａｔｏｍｉｎｅsubsｔａｔｉｏｎvｉａs ｔｈｅCAN bus．TｈｅLPC１７５２bａsｅd ｏｎｔｈｅCｏrｔｅxｔM３ｃｏrｅｃｏｎｔrｏls ｔｈｅsｅｎsｏr ａｎd usｉｎg MEAS １２２０ａs ｔｈｅｃｏrｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏf ｐrｅssurｅdｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｈａrdwａrｅａｎd sｏfｔwａrｅdｅsｉgｎｏf ｔｈｅｐrｅssurｅsｅｎsｏr ｈａs ｈｉgｈrｅlｉａbｉlｉｔy ａｎd ａｃｃurａｃy．
Key words:CAN bus ；ｐrｅssurｅdｅｔｅｃｔｉｏｎ；MEAS １２２０；LPC１７５２
电子设计工程
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第２４卷Vｏl．２４第１８期Nｏ．１８２０１６年９月Sｅｐ．２０１６
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