CAN总线技术在气象监测系统中的应用研究与实现

论文摘要

结合国内外传感器技术应用的最新进展,对国内气象监测中出现的数据采集结果不准确、数据信息发布滞后,有时还出现误测、误报的情况以及气象预警服务水平等问题进行了分析和研究。随着传感器技术的进步与发展,气象监测现场数据的采集,很多都是由高精度的数字传感器来完成的,但传感器的后续设计和数据处理对测量结果影响很大,所以传感器的设计是论文的研究内容之一;设计了一种智能传感器,它能完成对现场数据的采集和打包,实现CAN报文的传输。为改善数据通信的滞后,提高数据传输的实时性和传输中可能出现的干扰造成数据的畸变问题,分析了CAN总线网络通信与其他通信网络的不同点和优势,结合目前我国气象观测手段和服务水平的现状,讨论了采用CAN总线技术组建气象数据监测网络的可行性和适用性,并采用CAN总线技术对传统的设计结构进行了改进,制定了符合本系统实际需要的CAN总线应用层协议。气象预警服务是在对大量数据分析的基础上,对未来趋势进行判断和综合分析,它需要丰富的数据处理算法,作者采用在工控领域得到广泛应用的虚拟仪器技术,在LABVIEW平台上,编写上位机程序程序,实现了上位机监控界面的开发,实现对现场数据的综合分析,开发的上位机界面友好、简洁直观、便于用户操作。在参考了CAN网络模型的基础上,构建了气象监测系统,在这个系统中,网络上的每个节点都可以方便的添加和去除以满足实际测量的需要,上位机能够自动识别出添加或去除的节点,对其他节点和系统没有影响,所以具有良好的开放性和可扩展性。除此之外,作者还对协议转换进行了研究,协议转换主要是实现CAN网络与上位机的通信。最后进行了总结,对下一步要做的工作进行了分析和展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 论文的主要内容
• 1.4 论文的组织结构
• 1.5 论文所做的工作
• 第二章 CAN 总线技术概述
• 2.1 CAN 总线概述
• 2.1.1 总线的概念
• 2.1.2 CAN 总线技术
• 2.1.3 CAN 与RS-485 比较
• 2.2 CAN 工作原理及报文结构
• 2.2.1 CAN 工作原理
• 2.2.2 CAN 的报文及结构
• 2.3 CAN 协议规范
• 2.4 CAN 总线的仲裁机制及“位”表示含义
• 2.4.1 CAN 仲裁机制
• 2.4.2 “位”的含义
• 2.5 CAN 总线应用层协议
• 第三章 系统总体设计
• 3.1 系统整体框图设计
• 3.2 通信方案选择
• 3.3 系统功能和组成
• 第四章 智能传感器设计
• 4.1 智能温度传感器设计
• 4.1.1 智能传感器结构框图
• 4.1.2 功能描述
• 4.1.3 硬件设计
• 4.1.4 软件设计
• 4.2 智能气压传感器设计
• 4.2.1 传感器整体框图
• 4.2.2 功能描述
• 4.2.3 硬件设计
• 4.2.4 软件设计
• 4.3 智能湿度传感器设计
• 第五章 CAN 应用层定义及转换
• 5.1 网络模型
• 5.2 应用层协议的定义
• 5.2.1 标识符的定义
• 5.2.2 数据区信息码定义
• 5.3 传感器节点发送数据格式
• 5.4 协议转换
• 5.4.1 RS-232 接口
• 5.4.2 CAN 接口
• 5.4.3 转换方式
• 5.4.4 转换格式
• 第六章 上位机设计
• 6.1 LABVIEW 简介
• 6.2 软件平台开发方法
• 6.3 软件设计
• 6.3.1 软件需求分析
• 6.3.2 软件体系结构
• 6.3.3 界面设计
• 6.3.5 串口通信
• 6.3.6 数据的处理
• 6.3.7 数据的存储
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 问题与解决的方法
• 7.3 不足及展望
• 参考文献
• 附录 传感器实物图
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果