本文论述了以CAN总线扩展多路超声波传感器的基本思想，介绍了一种以Microchip公司PIC18F2580作为超声波传感器控制核心及CAN总线控制器。以TJAl040作为CAN总线收发器的CAN总线智能超声波测距系统。
《基于PIC18F2580的CAN总线超声波测距智能节点设计》
在现代自动化和机器人技术中，传感器系统扮演着至关重要的角色。本文关注的焦点是利用CAN（Controller Area Network）总线扩展多路超声波传感器，以构建智能节点，这种节点能够精确测量距离，用于移动机器人的导航和避障。文中详细介绍了以Microchip公司的PIC18F2580微控制器为核心的超声波测距系统设计，以及采用TJA1040作为CAN总线收发器的实现方式。
1. 超声波测距原理
超声波测距是通过发送超声波脉冲，然后测量脉冲从发射到反射回来的时间来确定物体的距离。基本公式为D=ct/2，其中D是距离，c是声速，t是声波往返的时间。在空气中，声速大约为340米/秒，通过测量声波的传播时间，可以计算出与目标物之间的距离。这种方法简单且成本低廉，适用于各种环境下的测距应用。
2. PIC18F2580及其在系统中的作用
PIC18F2580是一款8位高性能微控制器，具有内置的CAN控制器，提供高效的通信能力和较低的功耗。在该系统中，它既作为超声波传感器的控制核心，负责生成40kHz的超声波发射信号和接收信号的处理，同时也作为CAN总线控制器，负责与其他节点的通信。通过这种设计，可以有效地减轻主控系统的负担，提高整体系统的效率和稳定性。
3. 硬件设计
硬件设计包括控制电路、超声波传感器发射电路和接收电路三部分：
- 控制电路：采用PIC18F2580，通过其I/O口扩展超声波传感器，并通过CCP模块生成发射信号。
- 超声波传感器发射电路：利用LM386音频集成功放进行驱动放大，将40kHz的方波信号放大后通过超声波发射头TX1发送出去。
- 超声波传感器接收电路：采用CX20106A红外检波接收器，虽然设计初衷并非用于超声波，但其性能适配，能够有效检测40kHz的超声波信号，通过R12和C11调节增益和抗干扰能力，当接收到信号时，通过外部中断INT0通知单片机。
4. 总体架构
系统总体结构由主控核心（如ARM或DSP）和多个超声波智能节点组成。主控核心处理复杂计算，而每个智能节点负责超声波测距，检测到障碍物后通过CAN总线将信息回传给主控系统，主控系统据此执行避障策略。
这种设计充分利用了CAN总线的强抗干扰能力和高效通信特性，使得机器人系统能够在复杂的环境中稳定工作。同时，通过单片机实现传感器控制和节点通信，不仅节约了硬件资源，也提高了系统的灵活性和可扩展性。
总结，基于PIC18F2580的CAN总线超声波测距智能节点设计提供了一种实用的解决方案，它将超声波测距技术与先进的通信技术相结合，适用于多种应用场景，如移动机器人导航、避障以及自动化系统的距离检测。这种设计思路和实现方法对于提升机器人系统的自主性和可靠性具有重要的实践价值。
