基于SAE J1939协议拖拉机综合信息显示系统开发与设计

论文摘要

拖拉机综合信息显示系统是人和拖拉机的交互界面,它为驾驶员提供所需的拖拉机运行参数、工作状态及故障等信息,是必不可少的部件之一。传统的拖拉机信息显示系统一般采用机电式模拟仪表,其信息显示量少、可靠性差、不易布线、体积大、成本高,已无法满足现代拖拉机精细作业、新技术的要求。本文针对我国拖拉机仍然大量使用的传统仪表的缺点,基于CAN总线技术及SAEJ1939协议开发设计了一种新型拖拉机综合信息显示系统。该系统以STC89C52RC单片机为微处理器, SJA1000为CAN控制器,PCA82C250为CAN收发器,将驾驶员所需的拖拉机的发动机转速、车速、水温、挡位、作业信息等主要信息通过TFT-LCD液晶屏进行实时显示,同时实现对拖拉机异常工作状态的报警功能。具体研究内容如下：1.通过研究学习CAN总线与SAEJ1939协议规范,对凯尔4354大型拖拉机信息控制单元的通信协议进行了设计。2.综合信息显示系统总体方案设计。在广泛阅读国内外相关文献,总结国内外相关系统研究工作和开发经验的基础上,按照系统的功能需求,参照相关系统设计原则,对综合信息显示系统进行了总体规划和设计。在完成系统的总体设计方案后,本着简洁明了、清晰美观、信息量大、经济实用等原则设计了本系统的显示界面。3.综合信息显示系统硬件设计。本文以集成化、模块化、最优化为原则,以实现快速数据处理、高速可靠通信、强抗干扰性为目标,在考虑硬件的可靠性和耐久性的基础上,设计了CAN通信模块与系统显示模块两大部分的硬件电路。4.综合信息显示系统软件开发。在系统功能需求分析以及考虑系统运行的可靠性的基础上,设计了系统的主程序模块、CAN通讯模块以及LCD显示模块三部分的软件程序。5.阐述了本系统主要性能参数的采集与计算方法。这些性能参数包括拖拉机的发动机转速、机油压力、水温、车速、滑转率、作业面积等,其中大部分参数可以从发动机系统节点ECU中直接采集、计算得到。但是,也有些参数需要从拖拉机其他节点中进行采集、计算。6.综合信息显示系统的验证测试。通过一系列的实验对系统的功能进行测试,实验证明：本系统硬件和软件设计合理,实现了既定的功能。同时,系统的输入、输出信号有足够的精度和速度,参数的更新和显示能够满足系统的实时性要求,具有一定的可靠性。本文设计的拖拉机综合信息显示系统具有信息显示丰富、简洁、直观方便,响应速度快,可靠性、舒适性、可扩展性高等优点。同时其设计成本低,经济性好,适于企业的推广。在实际的调试过程当中,系统可靠性好,信息显示准确,运行正常。文章最后提出了本文自身工作的不足以及对未来工作的展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 SAEJ1939协议国内外应用状况
• 1.3 拖拉机信息显示系统发展现状及趋势
• 1.4 课题来源及研究意义
• 1.5 本文技术路线及其结构安排
• 第二章 系统通信协议分析
• 2.1 CAN总线协议分析
• 2.1.1 CAN总线特点
• 2.1.2 CAN分层结构
• 2.1.3 CAN总线帧格式
• 2.2 SAEJ1939协议分析
• 2.2.1 SAEJ1939协议概述
• 2.2.2 物理层分析
• 2.2.3 数据链路层分析
• 2.2.4 网络层分析
• 2.2.5 应用层分析
• 第三章 系统总体方案设计
• 3.1 总体功能分析
• 3.2 总体方案设计
• 3.2.1 设计原则
• 3.2.2 系统总体设计方案
• 3.3 显示系统界面设计
• 3.3.1 设计原则
• 3.3.2 界面设计
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 系统硬件设计原则
• 4.2 硬件的选用
• 4.2.1 微处理器的选用
• 4.2.2 CAN控制器的选用
• 4.2.3 CAN驱动器的选用
• 4.3 CAN通讯模块电路设计
• 4.3.1 最小系统电路设计
• 4.3.2 辅助电路设计
• 4.3.3 CAN通信模块电路设计
• 4.4 LCD显示模块电路设计
• 4.5 系统硬件抗干扰设计
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 软件设计模块的划分
• 5.2 系统主程序模块设计
• 5.3 CAN通讯模块设计
• 5.3.1 初始化子程序设计
• 5.3.2 发送子程序设计
• 5.3.3 接收子程序设计
• 5.4 LCD显示模块软件设计
• 5.5 系统软件抗干扰设计
• 5.5.1 数字滤波技术
• 5.5.2 软件运行时抗干扰设计
• 5.5.3 复位设置
• 第六章 系统性能参数的采集与计算
• 6.1 发动机系统节点性能参数的采集与计算
• 6.2 系统其他性能参数的采集与计算
• 第七章 系统功能测试验证
• 7.1 发动机系统参数测定实验
• 7.2 驱动轮滑转率测定实验
• 7.3 警示灯功能测试实验
• 第八章 总结
• 8.1 工作总结
• 8.2 工作不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间撰写发表的论文及著作