基于CAN总线的一体化测控单元的研究

论文摘要

随着电子技术、计算机技术和通信技术的发展,传感器技术、微型计算机技术以及现场总线技术也得到了迅猛的发展,三者的结合成为一个必然的趋势。本文正是在这种趋势下,开始了对基于CAN总线的一体化测控单元的研究。研制多功能的一体化测控单元,实现对多种工业应用中的物理量进行测量与控制。 本系统首先综述了研究一体化测控单元的意义,并对目前常用的一些现场总线特别是CAN现场总线的性能进行比较和分析,指出将CAN总线技术应用于工业现场的参数的测量和控制中的优势,而且具有很强的现实意义。 本系统采用Philips公司的高性能的带有CAN总线控制器的微处理器P87C591为核心,设计了具有多种参数和多种传感器输入形式的一体化测控系统,主要可以用热电阻和热电偶测量温度,测量压力,液位和流量等物理量,并且对现场设备进行实时控制。 整个系统采用模块化方法进行设计,硬件分为9个子模块,软件分为9子模块,其中利用CAN总线通信是系统的一个主要功能。论文中详细介绍了P87C591内部的CAN控制器的工作方式和通信参数的计算。另外,本系统还采用了较多的算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 基于CAN总线的一体化测控单元（MACU）研究的意义
• 1.2 现场总线的发展概况与性能比较
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第二章 CAN现场总线技术及应用
• 2.1 概述
• 2.2 P8xC591内部CAN控制器简介
• 2.2.1 PeliCAN结构
• 2.2.2 PeliCAN控制器与CPU之间的通信
• 2.2.3 验收滤波器
• 2.3 CAN控制器位定时参数的计算
• 2.3.1 与位定时参数有关的基本概念
• 2.3.2 位定时参数的计算规则
• 2.3.3 一体化测控单元的CAN总线位定时参数的计算
• 2.4 CAN收发器PCA82C250简介
• 第三章 基于CAN总线的一体化测控单元的设计
• 3.1 P8xC591单片机简介
• 3.1.1 存储器结构
• 3.1.2 P8xC591的中断系统
• 3.2 系统概述
• 3.3 系统硬件组成与各模块设计
• 3.3.1 地址拨码开关和功能选择开关
• 2PROM接口电路'>3.3.2 外部E²PROM接口电路
• 3.3.3 12位D／A转换电路及4～20mA.DC信号变换电路
• 3.3.4 键盘接口
• 3.3.5 CAN总线节点接口电路设计
• 3.3.6 LED显示电路
• 3.3.7 电源模块
• 3.3.8 外部输入信号的调理电路
• 3.3.9 系统的功能拨码开关和跳线选择
• 2PROM实现参数存储'>3.4 用串行E²PROM实现参数存储
• 3.4.1 芯片介绍
• 3.4.2 芯片的使用
• 3.4.3 用AT24C01A实现系统参数的读写
• 第四章 系统的软件与算法设计
• 4.1 系统初始化
• 4.2 标度变换
• 4.2.1 热电偶输入
• 4.2.2 金属热电阻输入
• 4.2.3 直流毫伏信号输入
• 4.2.4 液体流量的计算
• 4.2.5 压力的计算
• 4.2.6 液位的计算
• 4.2.7 气体流量的计算
• 4.3 通信命令处理
• 4.4 系统软件流程图
• 4.4.1 定时器0中断程序
• 4.4.2 键盘扫描程序流程图
• 4.4.3 CAN总线中断处理程序流程图
• 4.4.4 系统主程序流程图
• 4.5 系统使用的算法介绍
• 4.5.1 PID算法
• 4.5.2 线性化算法
• 4.5.3 数字滤波算法
• 4.5.4 气体流量补偿算法
• 4.6 误差计算及误差综合
• 4.6.1 系统误差分析与计算
• 4.6.2 系统误差的合成
• 研究总结
• 全文总结
• 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 独创性声明
• 致谢
• 附录