基于CAN总线的温室检测平台的研究

论文摘要

微电子技术和计算机技术的不断发展,引起了检测技术的根本性变革。网络化检测技术是近年迅速发展起来的一种新型网络测控技术,其与虚拟仪器技术的结合使得检测技术有了新的发展方向。而当前的网络虚拟仪器的研究主要基于模块化总线和部分用于仪器之间通信的独立总线。但是在温室控制现场,上述总线在传输距离、传输速率、可靠性、抗干扰以及性价比上无法尽如人意。而CAN作为一种现场总线,具有非破坏性总线仲裁、严格的错误检测和界定、通讯距离远、通讯速率高等优点,可以很好的满足农业温室系统中检测的需要。本文采用LabVIEW设计了一种基于CAN总线的远程检测平台。主要分为检测平台通信系统的结构、相关协议设计、硬件搭建、图形用户界面以及数据采集控制软件设计。主机端使用PC,通过CAN/USB适配器完成对总线信号的读取以及向总线上发送命令。现场端通过传感器采集现场信号,然后经过信号调理电路送入数据采集模块。数据采集模块完成A/D转换、CAN总线发送等任务后将信号传至CAN总线。主机上使用基于LabVIEW构建的数据采集控制软件进行数据滤波显示等功能,并把处理结果通过CAN总线反馈到工业现场。本设计完成了温室检测平台的模块选择与系统整体搭建,使用LabVIEW开发了远程数据采集系统控制软件。硬件包括CAN/USB适配器、数据采集模块、CAN电缆以及用于网络扩展的CAN中介等。编写的软件可以实现系统主机和数据采集模块之间的通信,并且可以实现数据的实时采集、处理、显示以及存储。图形化的人机交互界面可以很容易的实现工业现场的监控和管理。该平台适合于温室下的多任务远程数据采集与控制,现场可以挂接多个数据采集模块,易于扩展,灵活性好,同时用软件实现硬件的部分功能,降低了系统硬件成本。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 CAN 总线研究概述
• 1.2.2 国内外温室控制系统研究现状
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 研究内容
• 1.5 研究方法和技术路线
• 第二章 检测仪表及总线技术
• 2.1 智能仪表与检测技术
• 2.2 总线
• 2.2.1 总线概述
• 2.2.2 现场总线的特点
• 2.3 几种现场总线及特点对比
• 2.3.1 基金会现场总线（FF）
• 2.3.2 LonWorks
• 2.3.3 PROFIBUS
• 2.3.4 HART
• 2.3.5 DeviceNet
• 2.3.6 CAN
• 2.3.7 几种总线的比较
• 2.4 CAN 总线
• 2.4.1 CAN 总线介绍
• 2.4.2 CAN 总线的特点
• 2.4.3 CAN 总线协议
• 2.4.4 CAN 总线度量参数
• 2.4.5 CAN 总线的应用与发展
• 2.5 其他总线简介
• 2.5.1 USB 总线
• 2.5.2 RS-232C
• 2.6 常见网络传输方式
• 2.6.1 常见网络拓扑结构
• 2.6.2 介质访问控制方式
• 2.6.3 差错校验方式
• 2.7 本章 小结
• 第三章 系统总体设计
• 3.1 需求分析
• 3.1.1 温室的种类和类型
• 3.1.2 需求分析
• 3.1.3 网络特点
• 3.1.4 温室检测平台功能要求
• 3.2 系统总体设计
• 3.2.1 系统设计方案
• 3.2.2 软硬件功能分配
• 3.3 系统网络拓扑结构设计
• 3.3.1 系统网络拓扑结构方案
• 3.4 本章 小结
• 第四章 系统硬件及网络扩展
• 4.1 硬件设计概述
• 4.1.1 硬件设计任务及原则
• 4.1.2 硬件设计概述
• 4.2 硬件模块选择
• 4.2.1 适配器
• 4.2.2 数据采集模块
• 4.2.3 相关芯片
• 4.2.4 CAN 通信模块硬件连接图
• 4.2.5 CAN 总线传输介质
• 4.2.6 常用的CAN 中介及其扩展
• 4.3 本章 小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 系统软件设计概述
• 5.1.1 系统软件原则及设计思想
• 5.1.2 系统应用软件
• 5.1.3 系统框架结构
• 5.2 系统软件具体设计
• 5.2.1 CAN/USB 适配器的调用及设置
• 5.2.2 数据采集模块的配置及使用
• 5.3 系统程序设计
• 5.3.1 功能描述
• 5.3.2 主程序设计
• 5.3.3 子程序设计
• 5.4 遇到的问题及处理方法
• 5.5 本章 小结
• 第六章 总结
• 6.1 研究成果
• 6.2 存在的不足
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介