基于CAN总线的猪舍环境现场层监控系统的研究

论文摘要

随着电子技术的不断发展,规模化养殖猪舍环境控制系统正朝着智能化的方向发展。本文在镇江市农业攻关项目的资助下,结合CAN总线,对猪舍控制系统进行了研究,设计了基于CAN总线猪舍环境现场层监控系统。论文在分析影响猪舍环境的主要因素的基础上,研究了环境采集系统以及系统执行机构。采用模块化思想,设计了模拟信号采集、数字信号采集以及开关信号控制三类CAN总线智能节点。计算机、CAN总线适配卡、智能节点和各类环境因子传感器组成了猪舍现场层监控系统硬件部分。系统采用CAN总线作为通讯方式,并在帧结构的基础上采用CAN2.0B技术规范,设计了系统通讯协议。分析了CAN模块的初始化、CAN报文发送及接收的过程,对通讯模块的软件进行了设计。计算机通过主动的形式向智能节点发送数据请求以及控制命令,并对采集的数据进行存储、处理,实现了系统对猪舍环境的控制。根据猪舍环境特点,采用模糊控制方法作为系统的控制策略。通过对输入输出量以及控制规则的分析,设计了猪舍环境监控系统的模糊控制器。经运行表明:系统界面友好、操作方便、功能完善、性能稳定。该系统不仅加强了环境监测控制的稳定性,大大改善猪舍中的环境状况,而且降低了营运成本,具有很好的推广前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 商品化养猪国内外发展现状
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 猪舍控制系统现状
• 1.2.1 猪舍控制系统特点
• 1.2.2 猪舍环境控制模式
• 1.3 现场总线技术
• 1.3.1 现场总线概述
• 1.3.2 CAN总线的特点及应用
• 1.4 本章小结
• 第二章 猪舍环境监控系统原理设计
• 2.1 猪舍环境监控系统原理及结构
• 2.1.1 猪舍环境因子
• 2.1.2 监控系统结构组成
• 2.1.3 监控系统执行机构
• 2.2 猪舍环境监控系统的总体设计
• 2.2.1 监控系统信号
• 2.2.2 猪舍环境监控系统总体设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 猪舍现场监控系统硬件设计
• 3.1 猪舍现场监控系统硬件总体设计
• 3.2 系统单元模块
• 3.2.1 电源电路
• 3.2.2 CAN通讯模块
• 3.2.3 CAN总线驱动器PCA82C250
• 3.2.4 CAN通信接口硬件原理电路
• 3.3 信号模块
• 3.3.1 模拟信号采集模块
• 3.3.2 数字信号采集模块
• 3.3.3 开关量信号输出模块
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于CAN总线的现场监控系统软件设计
• 4.1 CAN总线协议
• 4.1.1 CAN协议概述
• 4.1.2 系统协议设计
• 4.2 CAN总线通讯模块程序设计
• 4.2.1 通讯模块初始化
• 4.2.2 报文接收
• 4.2.3 CAN报文发送
• 4.3 系统程序设计
• 4.3.1 猪舍智能节点设计
• 4.3.2 控制系统软件设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统控制器设计
• 5.1 猪舍环境特点
• 5.2 控制算法的选取
• 5.3 模糊控制的理论基础
• 5.3.1 模糊控制的基本概念
• 5.3.2 模糊控制系统的组成
• 5.4 模糊控制器的设计
• 5.4.1 确定模糊控制器的结构
• 5.4.2 精确量的模糊化
• 5.4.3 模糊控制规则的确定
• 5.4.4 模糊推理和模糊决策
• 5.4.5 解模糊
• 5.5 本章小结
• 第六章 调试与试验运行
• 6.1 系统调试
• 6.2 试验结果
• 第七章 总结和展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 后续研究与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况