[实用新型]基于网络技术的电类实验过程监测终端装置

说明书

技术领域  本实用新型涉及信号采集、信号处理、网络传输等技术领域，尤其是应用于高等院校、高职高专、职业中学等电类实验教学领域内，一种基于网络技术的电类实验过程监测终端装置。

背景技术  随着控制技术、计算机技术、通信技术、网络技术的发展，信息处理和交换技术正迅速地覆盖到控制与管理的各个层次，逐步形成以网络集成自动化系统为基础的信息管理系统。现场总线(Fieldbus)正是这场变革中的关键技术，它的出现变革了传统的通信标准，变革了现有自动控制与通信系统的体系结构和设计方法等。现场总线已成为当今控制与通信技术发展的热点，代表了工业控制领域今后的一种发展方向，将开创自动控制系统的新纪元。

1、现场总线技术

现场总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成，几乎涵盖了所有连续与离散工业领域，如过程自动化、制造加工自动化、楼宇自动化、家庭自动化、办公自动化等等，它的出现和快速发展体现了降低成本、提高可靠性、增强可维护性以及数据采集智能化的要求。现场总线广泛应用于全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信系统之中，是一种底层控制网络，其协议规定了一定数量的现场设备之间的数据交换准则。现场总线中数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线等等。

2、CAN总线

CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络，最初是由德国Bosch公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，与一般的通信总线相比，CAN总线数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。CAN总线通信采用多主方式工作，而不分主从；采用非破坏总线仲裁技术，即使在网络负载很重的情况下，也不会出现网络瘫痪的情况(以太网则有可能)；CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5kbps以下)，通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m)；CAN通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择比较灵活；CAN总线具有较高的性价比，其结构简单，且开发技术很成熟。

目前CAN总线的具体应用已从汽车、火车、轮船迅速扩展到机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械、家用电器及传感器等领域。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一，也是到目前为止唯一具有国际标准的现场总线。

3、LIN总线

局部互联网络(Local Interconnect Network，LIN)协议是新出现的一种新型低成本串行通信总线。它最开始出现于汽车行业，作为CAN的辅助总线，用于车身控制网络的低端场合，实现汽车车身网络的层次化，以降低汽车网络的复杂程度。LIN协议的突出特点是协议对硬件的依赖程度低、成本低，可基于普通单片机的通用串口等硬件资源以软件方式实现，几乎所有的微控制器都具备LINN必需的硬件资源。

LINN总线是一种基于普通串行接口的新型串行通信协议，其目标定位是作为CAN总线的辅助总线，具有以下主要特点：

(1)采用单主控制器/多从设备的通信模式，无须总线仲裁，数据的优先级由主机节点确定，可根据需要灵活改变。(2)基于普通的UART/SCI低成本硬件和软件、低成本的单总线实现。(3)确定性的信号传输，并保证信号传输的延时时间。(4)具有监控总线、数据校验和、标识符双重奇偶校验等错误检测功能，以及对网络中故障节点的错误检测，保证数据传输的可靠性。(5)具有进入睡眠状态和唤醒功能，可降低系统功耗。(6)网络传输输率最高可达20kb/s，最大传输距离不超过40m；网络中的节点数受标志符的数量及总线物理特性的限制，实际应用中不高于16个，即1个主机和15个从机。

因此，LIN网络可广泛应用于汽车行业及其以外的其他领域，如智能家居系统内部网络的数据通信、节点控制等。

4、RS485总线

RS485总线标准是EIA在RS422标准的基础上，研究出的一种支持多节点、远距离和高灵敏度接收的总线标准。RS485标准采有用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线。RS485的特性包括：