CAN总线在智能仪器中的研究与应用

论文摘要

现场总线几乎涵盖了所有工业领域,由于现场总线适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向,它一经产生便成为全球工业自动化技术的热点。传统仪表往往独立使用,检测控制没有形成系统,随着现场总线技术的发展,将节点智能化、工业仪表网络化成为一种必然趋势.本文详细介绍了仪表的CAN总线通信测控网络的实现过程。对内嵌CAN模块的PIC18F4580单片机进行了探究,并以它为主要核心部件进行了仪表硬件和软件设计上的设计,首次把内嵌CAN模块的PIC18F4580微处理器用于智能仪表系统中,研究了CAN协议在带CAN模块的PIC18F4580微处理器上的具体实现;实现一点对多点的CAN总线的双向通讯测控系统;在上位机与下位机通信设计上,通过上位机串行和PIC18F4580单片机的串口,实现PC机和微处理器都可以发送和接受数据,完成PC机与CAN总线之间的双向通信问题。这样控制室中的PC机与直接挂接在CAN总线上的多个智能节点一起构成了远程测控网络,使仪表网络化、智能化。本文所设计的仪表系统,结构简单,体积小,可靠性与稳定性高,使用方便、应用灵活,在节约成本、利用有限仪表空间和资源方面进行了探索,逐步完善了仪表功能,增加了其市场的竞争力,实现了工厂底层网络中,现场设备之间的多点数字通信,加速了仪表应用领域智能化、科学化与规范化的进程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出以及意义
• 1.2 课题研究的特点和内容
• 第2章 现场总线控制系统
• 2.1 现场总线简介
• 2.2 其他几种有影响的现场总线控制系统
• 2.3 现场总线发展前景
• 第3章 CAN总线
• 3.1 CAN总线起源
• 3.2 CAN总线性能特点
• 3.3 CAN总线协议内容
• 3.3.1 CAN总线分层结构
• 3.3.2 CAN总线的报文传输和结构
• 3.3.3 CAN总线技术在智能仪表中应用
• 3.3.4 CAN总线的可靠性分析
• 第4章 带CAN模块的单片机PIC18F4580简介
• 4.1 PIC单片机简介
• 4.1.1 精简指令集计算机结构
• 4.1.2 哈佛（Harvard）双总线结构
• 4.1.3 寄存器组
• 4.1.4 OTP（OneT imeP rogram）技术
• 4.2 PIC18F4580系列单片机的特点及应用
• 4.2.1 PIC18F4580系列单片机的特点
• 4.3 PIC18F4580单片机结构特点
• 4.3.1 外部结构特点
• 4.3.2 内部结构和功能特点
• 4.4 本设计所用的功能模块
• 4.5 PIC18F4580的开发工具
• 第5章 系统介绍与系统硬件设计
• 5.1 系统介绍
• 5.2 本设计所使用到的PIC18F4580功能模块设置及
• 5.2.1 本设计所使用的PIC18F4580功能框图
• 5.2.2 PIC18F4580的复位电路
• 5.2.3 AD硬件模块及其设置
• 5.2.3.1 PICISF4580 AD模块
• 5.2.3.2 A/D采集时间及设置
• 5.2.3.3 A/D时钟选择及设置
• 5.2.3.4 A/D转换
• 5.2.3.5 ADC模块的转换精度和分辨率
• 5.2.4 PWM输出
• 5.2.5 CAN硬件模块及设置
• 5.2.6 异步发送接收
• 5.3 主智能节点电路
• 5.3.1 主智能节点的电路框架
• 5.3.2 最小系统电路
• 5.3.2.1 最小系统结构
• 5.3.2.2 CAN高速收发器MCP2551简介
• 5.3.3 单片机外围转换电路
• 5.3.3.1 单片机外围接口框图
• 5.3.3.2 D/A转换电路
• 5.3.3.3 I/V转换电路的设计
• 5.3.3.4 V/I电路设计
• 5.3.4 频率采集电路
• 5.3.4.1 LM2907频率/电压转换器介绍
• 5.3.4.2 工作原理
• 5.3.4.3 f-V电路设计
• 5.3.4.4 发现的问题
• 5.4 主节点与PC机接口电路
• 5.4.1 串口通信介绍
• 5.4.2 MAX232芯片
• 5.5 多节点CAN总线通讯硬件电路原理图
• 5.6 液位PID控制连接硬件介绍
• 5.7 硬件抗干扰措施
• 5.7.1 系统中存在的干扰
• 5.7.2 干扰的抑制
• 第6章 软件系统设计
• 6.1 下位机CAN通讯原理
• 6.2 CAN软件设置
• 6.2.1 CAN节点的初始化
• 6.2.1.1 初始化CAN模块步骤
• 6.2.1.2 本系统主节点CAN初始化原代码
• 6.2.2 CAN节点信息的发送
• 6.2.3 CAN节点信息的接收
• 6.3 智能节点中断程序设计
• 6.3.1 主智能节点中断
• 6.3.1.1 主智能节点低优先级中断
• 6.3.1.2 主智能节点高优先级中断
• 6.3.1.3 主智能节点的主程序流程图
• 6.3.2 普通智能节点中断
• 6.3.2.1 高优先级中断程序
• 6.4 A/D转换
• 6.4.1 A/D模块的初始化
• 6.4.2 A/D转换
• 6.4.3 A/D转换结果处理
• 6.4.4 TMRO初始化子程序
• 6.5 PWM输出
• 6.6 PID控制
• 6.6.1 PID控制原理
• 6.6.2 PID控制算法
• 6.6.3 增量型PID算法流程图
• 6.6.4 增量型PID部控制分程序
• 6.7 上位机与下位机串行通讯
• 6.8 上位机VC++6.0串口通信及远程监控界面
• 6.8.1 VC++6.0串行通讯介绍
• 6.8.2 通信端口初始化程序如下
• 6.8.3 上位机VC++6.0串口响应程序流程图
• 6.8.4 远程监控界面
• 6.8.5 上位机设定值输入
• 6.8.6 上位机设定值发送
• 第7章 实验调试
• 7.1 下位机通讯实物
• 7.2 上下位机通讯调试
• 7.3 系统调试
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录