嵌入式M-BUS数据集中器设计与实现

论文摘要

随着微电子技术、计算机智能技术和远程遥控技术等高新技术的发展,监控系统被越来越多的应用于各个领域,监控系统对于保障生产安全和方便生产管理具有重要意义。随着电力电缆用量日益增多,相应电力负荷日益增加,导致电缆头过热从而可能引发火灾事故的机率加大。据有关资料统计,一般电缆故障引起的火灾就能导致大面积电缆烧损,短时间内无法恢复生产和运行,给企业造成重大经济损失,电缆火灾事故全国每年要发生十数起甚至数十起,对国家和社会造成了巨大的损失。因此,对电缆隧道温度进行实时采集、监测是有必要,同时也是可行的。本文针对目前常用的电缆温度监测方法和传统温度集中采集的不足,研究了以嵌入式M-BUS数据集中器为核心的电缆温度监控系统。对嵌入式M-BUS数据集中器系统进行了硬件设计、软件设计及通信接口设计。本系统采用新型的TinyARM系列工控模块,以ARM嵌入式工控模块T2387为核心,以μC/OS-II操作系统为软件设计平台,分别开发了数据采集、预处理程序,CAN总线通信程序,提高了整个系统的实时性及稳定性、可靠性结合M-BUS技术,对电缆隧道内部温度、烟雾、水位等信息进行现场实时监测,通过CAN总线经CANET将实时信息上传至上位机,实时模拟显示各段的温度情况,并对异常进行报警处理。通过调试与系统的实际运行发现：该数据集中器采集系统运行稳定可靠,实时性较强,实现了信息采集、存储及初步分析的功能,可以有效地监控电缆设备工作环境状态,消除火灾隐患,从而避免事故发生。本文最后对所做的研究工作进行总结,同时指出了嵌入式M-BUS数据集中器进一步研究和改进的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 数据采集系统的发展
• 1.2.2 几种传统电缆温度采集方法
• 1.3 M-BUS原理及应用介绍
• 1.3.1 M-BUS总线的提出
• 1.3.2 M-BUS工作原理
• 1.3.3 M-BUS总线收发
• 1.3.4 M-BUS总线协议
• 1.3.5 M-Bus总线技术与485总线对比
• 1.4 本文的结构和主要内容
• 第2章 嵌入式M-BUS数据集中器总体设计
• 2.1 电缆温度在线监测系统整体概述
• 2.2 嵌入式M-BUS数据集中器需求分析
• 2.2.1 嵌入式M-BUS数据集中器的硬件功能需求
• 2.2.2 嵌入式M-BUS数据集中器的软件功能需求
• 2.3 嵌入式M-BUS数据集中器总体设计
• 2.4 CAN总线简介
• 2.5 本章小结
• 第3章 嵌入式M-BUS数据集中器硬件设计
• 3.1 M-BUS数据集中器设计方案
• 3.1.1 M-BUS数据集中器结构框图
• 3.1.2 主控单元简介
• 3.2 M-BUS数据集中器硬件设计
• 3.2.1 主控电路
• 3.2.2 电源电路
• 3.2.3 M-BUS发送部分电路
• 3.2.4 M-BUS接收部分电路
• 3.2.5 外围电路
• 3.2.6 M-BUS数据集中器实物图
• 3.3 本章小结
• 第4章 M-BUS数据集中器软件设计与实现
• 4.1 采集系统分析
• 4.2 μC/OS-Ⅱ操作系统简介
• 4.3 采集系统软件设计
• 4.3.1 系统任务划分
• 4.3.2 TASK0 CAN数据的接收解包处理
• 4.3.3 TASK1 CAN通信
• 4.3.4 TASK2温度数据采集
• 4.5 本章小结
• 第5章 嵌入式M-BUS数据集中器测试及运行
• 5.1 M-BUS采集部分测试
• 5.1.1 上位机部分功能测试
• 5.2 上位机测试
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录A （攻读学位期间所参与的科研项目）
• 附录B 部分程序代码
• 致谢