现场总线型电动执行器的CPU选择

     为保证与原产品的兼容以及考虑到以后产品的扩 展、升级，在系统的硬件电路设计中，选用了微处理 器 C8051F040。Silicon Laboratories公司出品的 C8051F系列单片机完全集成了混合信号，其大部分型 号具备控制系统所需的模拟和数字外设，包括看门狗、 ADC、DAC、电压比较器、电压基准输出、定时器、PWM、 定时器捕捉和方波输出等，并具备多种总线接口，包 括UART、SPI、SMBUS（与I2C兼容）总线以及CAN总线。 系统硬件设计充分应用了单片机对模拟信号处理 的支持，在模拟量输入和模拟量输出模块中，应用了 单片机自带的ADC、DAC功能，单片机为其提供典型值 为 2.43V 的参考电压，该参考电压值平稳，并且受温 度影响小。

     电动执行器控制单元总体结构 整个电路结构分 以下几个大的模块：电源转换电路、状态采集和联动 控制电路、显示电路、位置采集电路、电机控制电路、 键盘接口电路以及DeviceNet网络通信电路。其中，电 源转换电路为系统各个组成部分提供不同的电压源； 状态采集和联动控制电路实现模拟量输入、模拟量输 出、开关量输入、开关量输出;显示电路包括电源、电 动执行器控制方式、运行状态、报警、设备和网络状

态等 LED 指示，以及液晶屏显示；位置采集电路负责 采集执行器位置对应的电压值，并送至单片机的模拟 输入端口；电机控制电路通过光耦和可控硅控制交流 电机的运动；键盘接口电路实现现场键盘操作， 拨码 开关用来设置DeviceNet网络通信波特率和MAC ID值; DeviceNet 网络通信电路在单片机 CAN 控制器的基础 上，实现 DeviceNet的数据收发。
图2 系统硬件结构图
     DeviceNet协议规定的硬件设计 除了采用CAN 的物理层和数据链路层外， DeviceNet 规范中还详细定义了现场设备的具体物理 结构。如设备需要通过双色(红 / 绿)LED 指示工作状 态和网络状态，LED 显示的颜色、闪烁的频率和方式 与当前状态有关，以便维护人员快速定位故障；通过 拨码开关可以设置节点 MAC ID 和波特率；电源电路 采用误接线保护回路，防止网络电源线不慎反接造成 的损害。在设计中充分考虑DeviceNet 规范上的这些 要求，图 2 中的灰色部分均遵照 DeviceNet协议的有 关规范设计。