基于CAN总线的超声液位检测系统研究与设计

论文摘要

近年来,液位检测技术的应用越来越广泛,技术要求也越来越高,网络化已经成为水库、港口等液位检测的趋势。CAN总线作为一种有效支持分布式控制和实时控制的技术,以其稳定性好、可靠性高、维护成本低等特点受到人们的重视。为了适应科学技术的需要,提出了基于CAN总线的超声液位检测系统设计方案,实现了总线仪表的智能化。本文首先分析了CAN总线的原理及通信的技术规范,通过分析引出了基于CAN总线的超声液位检测控制方案,介绍了控制系统各个部分的基本硬件组成。本文选用AT89S52单片机与CAN控制器SJA1000作为控制芯片设计了具体的硬件电路,接着针对各个组成部分的具体硬件进行详细的设计并对相关硬件的控制方法进行研究。然后,在控制方案和硬件的基础上进行软件系统的设计,采用C51高级语言编写了单片机系统的软件模块,给出了各个模块的流程图以及部分源代码。采用VB高级语言编写上位机界面并给出了部分源代码,设计出了可视化的界面,并且给出了软件运行的结果,最后通过仿真和实验对系统进行调试,得出理想的参数值。在可靠性方面,采取了光电隔离、软件陷阱以及系统软件滤波等措施,就系统运行中软硬件抗干扰技术方面的问题进行了说明,保证系统可靠运行,实验和仿真结果表明,研究开发的液位检测系统实现了工作站和监控后台在CAN总线上的通信,进而证明了课题的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 课题提出及研究的意义
• 1.2 CAN 总线的优势
• 1.2.1 串行通信RS-485
• 1.2.2 无线通信
• 1.2.3 现场总线CAN-bus
• 1.2.4 CAN 总线与RS-485 的比较优势
• 1.2.5 CAN 总线与其它总线的比较优势
• 1.3 超声液位检测以及CAN 总线技术应用研究的现状
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 1.5 本章小结
• 2 CAN 总线的工作原理及技术规范
• 2.1 CAN 总线简介
• 2.1.1 CAN 总线的特点
• 2.1.2 CAN 总线的协议标准
• 2.2 CAN 总线的网络协议分析
• 2.2.1 CAN 总线网络协议结构
• 2.2.2 CAN 总线物理层分析
• 2.2.3 CAN 总线数据链路层分析
• 2.3 CAN 总线的报文传送及其帧结构
• 2.4 本章小结
• 3 系统的硬件组成研究与设计
• 3.1 系统总体结构设计
• 3.2 微处理器单元
• 3.3 超声液位采集处理模块
• 3.3.1 发射电路单元
• 3.3.2 接收电路单元
• 3.3.3 温度校正单元
• 3.3.4 液晶显示单元设计
• 3.4 上位机通信模块
• 3.4.1 CAN232 智能接口卡
• 3.4.2 SJA1000CAN 控制器
• 3.4.3 CAN 总线收发器
• 3.5 本章小结
• 4 系统的软件结构设计
• 4.1 液位检测系统软件的主程序设计
• 4.2 超声液位采集处理模块软件设计
• 4.2.1 超声波发射和接收程序设计
• 4.2.2 温度补偿程序设计
• 4.2.3 软件滤波程序设计
• 4.2.4 液晶显示程序设计
• 4.3 CAN 总线通信程序的设计
• 4.4 本章小结
• 5 超声液位检测系统上位机通信软件设计
• 5.1 Visual Basic6.0 简介
• 5.1.1 Visual Basic 的主要功能
• 5.1.2 Visual Basic 开发工程的步骤
• 5.2 控件 MSComm 简介
• 5.2.1 MSComm 处理通信的方式
• 5.2.2 MSComm 的常用属性
• 5.3 通信界面的设计
• 5.3.1 主界面的设计
• 5.3.2 主窗体的源程序
• 5.3.3 界面设置及查询方法
• 5.4 本章小结
• 6 系统抗干扰设计及实验分析
• 6.1 环境干扰及其危害
• 6.1.1 监控系统本身的干扰源
• 6.1.2 电磁干扰源
• 6.1.3 过压干扰源
• 6.2 硬件抗干扰实现
• 6.2.1 PCB 布线及硬件抗干扰设计
• 6.2.2 采用光电隔离技术
• 6.2.3 传输线的抗干扰设计
• 6.3 系统软件抗干扰实现
• 6.4 系统实验分析
• 6.5 误差分析
• 6.6 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 移动机器人智能导航系统的研究与设计
• 致谢