基于CAN总线的智能检测系统的研究

论文摘要

随着计算机技术、通讯技术及控制技术的发展,现场总线技术随之产生。现场总线技术的产生,推动了测控领域的网络化进程,也带动了仪器仪表的网络化发展。CAN总线作为现场总线中的一种,有着实时性高、可靠性高等优点,在工业领域、医疗器械等多个领域有着广泛的应用。针对测控领域的网络化发展趋势,本文设计了基于CAN总线通讯技术的智能检测系统。本文以CAN总线作为通信总线,并选用了高速、高集成度的C8051F040单片机设计了以数据采集为核心的CAN总线检测系统。整个智能检测系统由上位机（PC）、CAN-232节点和数据采集节点组成。通过对CAN协议的分析,本文设计实现了C8051F040芯片的CAN总线接口函数。并在此基础上设计完成了CAN-232节点,实现了数据采集节点的CAN总线与上位机之间的数据交换。针对本系统的需要,本文设计实现了电压电流的采集、转速的采集、CAN总线的隔离、键盘与显示等电路。在KEIL C51的环境下,采用模块化方法,设计完成了各个模块:电压电流采集模块、转速测量模块、CAN总线通讯模块、LCD显示模块、键盘扫描模块等各模块的设计工作。通过对主程序的仔细分析与设计,实现了各个任务的合理调度,达到了系统的设计要求。通过对仪表进行全面的抗干扰分析与设计、系统自动校准设计、总线式数字通讯等方法,使本文设计的检测系统中的模块具有较高的智能化。并通过对通讯方案的详细分析与设计,提高了通讯的可靠性。通过在PC机上的Visual C++的编程,本文在PC机上实现了对数据采集节点的数据记录、数据监控、报警等功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 传统控制系统
• 1.1.2 现场总线控制系统
• 1.2 本文的主要研究内容
• 1.3 本章小结
• 2 控制器局域网总线CAN
• 2.1 CAN 总线简介
• 2.2 CAN 总线技术规范
• 2.2.1 CAN 总线报文传输
• 2.2.2 CAN 总线编码方式
• 2.3 本章小结
• 3 检测系统的硬件设计
• 3.1 检测系统的总体功能分析
• 3.2 数据采集节点的硬件设计
• 3.2.1 C8051F040 单片机
• 3.2.2 电源模块
• 3.2.3 RS-232 接口电路
• 3.2.4 CAN 总线接口电路
• 3.2.5 人机交互部分
• 3.3 CAN-232 节点的设计
• 3.4 硬件的抗干扰设计
• 3.5 本章小结
• 4 检测系统的软件设计
• 4.1 数据采集节点的程序设计
• 4.1.1 功能分析
• 4.1.2 数据采集模块
• 4.1.3 CAN 总线通讯模块
• 4.1.4 人机交互模块
• 4.2 CAN-232 节点的软件设计
• 4.2.1 串口通讯模块
• 4.2.2 CAN 通讯模块
• 4.2.3 主程序设计
• 4.3 软件的抗干扰设计
• 4.3.1 模拟量采集模块的软件抗干扰措施
• 4.3.2 串口通讯模块的软件抗干扰措施
• 4.3.3 看门狗
• 4.4 本章小结
• 5 上位机软件设计
• 5.1 监控软件的总体设计
• 5.2 通讯模块的设计
• 5.3 监控和报警功能
• 5.4 数据记录模块
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录一 攻读学位期间发表的论文
• 附录二 系统硬件实物图