基于CAN协议的智能仪表的研究

论文摘要

现场总线是计算机技术,通信技术和控制技术高度综合与集成的产物,是新一代的全分布式和开发式的控制系统。CAN总线以其精确度,可靠性,方便性和可维护性在工业控制领域得到了广泛的应用。 本文通过深入地分析和综合,讨论了CAN总线的技术原理和技术规范,提出和实现了基于CAN协议的智能仪表系统。本文选用P89C51RD2单片机作为控制芯片设计了具体的硬件电路。其它主要的元器件有A/D转换芯片TLC2543,CAN控制器接口芯片SJA1000等,运用protel软件设计了原理图,并对系统中软硬件抗干扰技术方面应注意的问题进行了说明。 本文详细分析设计了基于CAN协议的智能仪表的数据的采集,处理,传输三个组成部分,给出设计要点和设计思路。最后紧紧围绕功能需要和硬件设计方案,建立本项目软件开发体系。采用Keil C51高级语言编写了单片机系统软件结构的软件模块,采用VC++6.0编写上位机软件,并给出软件流程图和部分源程序。 本文最后对系统易于操作,便于扩充,界面友好等特点进行了总结,同时指出系统需要进一步改进完善的地方。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1-1 本课题的研究背景和意义
• §1-2 智能仪器仪表发展和现状
• §1-3 智能仪器仪表的结构和特点
• §1-3-1 智能仪器的结构
• §1-3-2 智能仪器的特点
• §1-4 智能仪器的新发展
• §1-4-1 现代电子技术是智能仪器发展的推动力
• §1-4-2 新型智能仪器是各种新技术的融合
• §1-5 现场总线简介
• §1-5-1 现场总线技术及其特点
• §1-5-2 国际上几种主要的现场总线
• §1-5-3 现场总线的优点
• §1-5-4 现场总线控制系统的发展趋势
• §1-6 本课题研究的主要任务
• 第二章 控制器局域网总线CAN
• §2-1 CAN总线简介
• §2-2 CAN总线基本工作原理
• §2-3 CAN总线性能特点
• §2-4 CAN协议分析
• §2-4-1 CAN协议的分层结构
• §2-4-2 CAN帧介绍
• 第三章 系统硬件电路设计
• §3-1 CAN协议的智能仪表硬件电路的总体设计
• §3-2 单片机的选择
• §3-3 模拟输入通道设计
• §3-3-1 TLC2543的引脚及功能
• §3-3-2 TLC2543与单片机的接口
• §3-4 CAN总线接口设计
• §3-4-1 SJA1000概述
• §3-4-2 CAN总线接口的硬件设计
• §3-5 LCD显示模块和键盘设计
• §3-5-1 液晶显示
• §3-5-2 矩阵键盘
• §3-6 系统的抗干扰技术
• §3-6-1 抗干扰设计的必要性
• §3-6-2 硬件抗干扰技术
• §3-6-3 软件抗干扰技术
• 第四章 智能仪器软件设计
• §4-1 软件的总体结构
• §4-1-1 KEIL C开发环境
• §4-1-2 软件的主控部分
• §4-2 CAN总线智能节点的通信软件设计
• 第五章 监控主机系统设计与实现
• §5-1 通信模块
• §5-1-1 CAN通信系统的初始化
• §5-1-2 数据接收与发送模块
• §5-1-3 实时报警模块
• §5-2 管理模块
• §5-2-1 数据库管理
• §5-2-2 数据分析与打印报表模块
• §5-2-3 权限管理模块
• §5-3 实时监控模块
• §5-4 PID控制模块
• §5-4-1 模拟PID调节器
• §5-4-2 数字PID控制器
• §5-4-3 数字PID算法的改进
• 第六章 系统测试
• 第七章 总结与展望
• §7-1 CAN总线协议制定的经验总结
• §7-1-1 CAN总线帧格式的选取
• §7-1-2 CAN总线连接方式
• §7-2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果