小型CAN网络硬件电路设计毕业论文
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毕业设计基于CAN总线的汽车电器网络设计摘要随着社会的发展,汽车逐渐成为人们生活中不可缺少的交通工具。
电子装置在汽车上的使用使汽车的驾驶更加舒适安全。
为了满足人们对于汽车性能越来越高的要求,汽车上装备的电子装置、控制单元也在不断增加,传统的线束已远远不能满足复杂的控制系统要求。
汽车CAN总线技术的引入给汽车电子控制技术带来了新的飞跃。
CAN总线技术不仅满足了车身控制的功能要求,而且可以降低成本、简化车身冗余线束。
本文提出了一种基于CAN总线的汽车电器网络的设计方案。
设计中采用了ATmega128作为主控制器,CAN模块电路主要采用了CAN总线控制器SJA1000、总线驱动器PCA82C250以及高速光耦6N137,通过ATmega128控制工作在PeliCAN 模式下的SJA1000实现各ECU单元之间的通信。
文中完成了系统软件开发,并在CAN2.0B通信协议以及车用CAN协议(SAEJ1939)的基础上制定了基于车身控制模块的应用层协议;同时,为保证系统能够稳定、可靠地工作,文中针对系统工作中可能出现的干扰因素进行了分析,并进行了软硬件的抗干扰设计。
通过联机调试,验证了整个系统通信的可靠性,该网络能够较好地达到车内总线对于信号传输的实时性与稳定性的要求。
关键词:CAN总线;控制网络;电子控制单元;数据采集;数据传输ABSTRACTWith the development of society, automobiles play a very important role in people’s daily life, and the electronic devices equipped in the vehicle make the driving more comfortable and safe. With the electronic device in vehicle increasing continuously, the traditional wiring harnesses can not satisfy the complex functions of the control system. As the CAN bus introduced into vehicle control system, great progress has taken in the areas of vehicle electron. By adopting CAN bus, the function of vehicle body control system is satisfied perfectly, the cost is decreased, and the redundant wiring harnesses are cut down.A vehicle electrical network design based on CAN bus is brought forward in this paper to achieve the data transmission of the electric control units (ECU). In this design, the main controller uses ATmega128. The hardware circuit of CAN bus communication module adopts CAN bus control chip SJA1000, bus driver PCA82C250 and high-speed optical coupler 6N137. ATmega128 completes the data transmission of ECU through controlling SJA1000 which works on the PeliCAN mode.Following,the software designs are discussed, and the CAN communication protocol of application layer which matches the vehicle body control system is constructed based on CAN2.0 protocol and SAEJ1939 protocol. Furthermore, some anti-interference measurements are put forward to ensure the stability and reliability of the system.The experiments confirm the overall system communication is reliable, and the signal transmission inside the CAN bus achieves the requirements of real-time and stability.Key words:CAN-BUS; Control Network; Electric Control Unit; Data acquisition;Data Transmission;目录第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2当前国内外汽车CAN总线的研究情况 (1)1.3研究汽车CAN总线网络的目的和意义 (1)1.4课题主要内容 (2)第二章 CAN总线通信原理 (3)2.1 引言 (3)2.2 CAN 总线协议的性能特点 (3)2.3 CAN 节点的分层结构 (4)2.3 报文传送及其帧类型 (5)2.3.1 数据帧 (6)2.3.2 远程帧 (8)2.3.3 出错帧 (8)2.3.4 超载帧 (9)2.4 基于CAN2.0B 应用层协议的制定 (10)2.5本章小结 (11)第三章系统整体结构设计 (12)3.1系统整体框图 (12)3.2 系统ECU框图 (12)3.3 CAN控制器SJA1000 (13)3.3.1芯片SJA1000概述 (13)3.3.2 SJA1000的内部结构以及在系统中的位置 (14)3.3.3 CAN控制器SJA1000的几个控制模块 (15)3.4CAN总线驱动器PCA82C250 (16)3.4.1 CAN总线驱动器PCA82C250概述 (16)3.4.2 PCA82C250结构框图及基本功能描述 (16)3.5本章小结 (18)第四章 CAN总线网络硬件设计 (19)4.1 整体方案确定 (19)4.2 CPU控制电路 (19)4.3 CAN模块电路 (21)4.4 DS18B20温度采集模块 (22)4.5 显示模块 (23)4.6电源模块 (23)4.7系统JTAG调试 (24)4.8按键信号采集接口电路 (25)4.9 液位检测模块 (25)4.10汽车车灯控制器设计 (26)4.11电路板设计时注意事项 (27)4.12本章小结 (27)第五章 CAN总线网络软件设计 (29)5.1 CAN总线系统智能节点的软件设计 (29)5.1.1初始化过程 (29)5.1.2报文发送过程 (30)5.1.3报文接收过程 (32)5.2 系统网络控制 (34)5.3 系统整体流程图 (34)5.3.1 主站流程图 (34)5.3.2 从站流程图 (35)5.4 超声波传感器检测液位流程 (35)5.5 温度采集流程 (36)5.6软件的抗干扰分析 (37)5.7本章小结 (39)第六章系统调试 (40)6.1系统硬件调试流程 (40)6.2系统软件调试流程 (40)6.3系统调试结果 (41)6.3.1 从站1温度采集 (41)6.3.2 从站4液位测量 (41)6.3.3 CAN通信测试 (42)6.3.4 显示模块调试 (42)6.3.5 CAN通信网络联机调试 (42)第七章结论与展望 (45)7.1目前工作总结 (45)7.2系统整体测试评估 (45)7.3对以后工作的展望 (46)参考文献 (47)附录1 文献翻译 (49)附录2 系统主要源代码 (56)附录3 系统电路原理图 (66)谢辞 (67)第一章绪论1.1课题背景现代汽车中所使用的电子控制系统和通讯系统越来越多,如发动机电控系统、防抱死系统(ABS)、自动巡航系统(ACC)和车载多媒体系统,这些系统之间,系统和汽车显示仪表之间,系统和汽车故障诊断系统之间均需要进行数据交换,如此巨大的数据交换量,如仍然采用传统数据交换的方法,用导线进行点对点连接的传输方式将是复杂的工程,据统计,如果一个中级轿车需要线束插头300个以上,插针总数1800~2200个,线束总长超过1.5~2.0km,装配复杂而且故障率很高。
单片机音乐播放器设计报告学生:XXX 指导教师:XXX内容摘要:单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点,可以说,智能控制与自动控制的核心就是单片机。
根据要求设计一款音乐播放器,能实现音乐播放的简单功能,同时为了美化,添加了韵律闪烁彩灯,设计时采用Keil软件编程,用protues软件仿真,核心器件采用灵活性高且价格低廉的AT89C51芯片。
设计完成后系统可播放自编歌曲,同时发光二极管随着歌曲韵律闪烁。
关键词:单片机 AT89C51 音乐播放英文标题Abstract: SCM has small, strong function, low cost, application, advantages and intelligent control and automatic control of the core is the microcontroller. According to the requirements of a music player, design of music broadcast can realize simple function, and to beautify, added rhythm flashing lights, design is used when Keil C software programming, with protues software simulation, the core device adopts high flexibility and the price is cheap AT89C51 chip. The design is completed system can play Wrote songs, and leds with songs rhythm flicker.Keywords:SCM Temperature AT89C51 Music broadcast前言:微机原理和接口技术是一门实践性强的学科,不但要求有较高的理论水平,而且还要求有实际的动手能力,其中很多的原量、规则、现象等仅仅靠学习教科书是无法完全掌握的,必须通过实践才能比较直观和深刻的理解。
基于单片机控制的电子密码锁设计目录摘要 (I)关键词 (I)Abstract ................................................................................................................... I I Key words ............................................................................................................... I I 1 绪论. (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题的目的和意义 (1)1.3 电子密码锁发展趋势 (1)1.4 本设计完成的工作 (2)2 总体方案设计 (2)2.1 电源模块 (3)2.2主控制器模块 (3)3 硬件实现及单元电路设计 (4)3.1 主控制模块 (4)3.2 单片机的时钟电路与复位电路设计 (4)3.3 单片机管脚说明 (5)3.4 键盘电路设计 (6)3.5 数码管显示电路设计 (6)3.6 存储芯片电路设计 (7)3.7 报警电路 (7)3.8 密码锁电路 (7)4 红外遥控电路设计 (8)4.1 红外通信基本原理 (8)4.2红外通信标准 (9)4.3 红外线遥控原理 (10)4.4 主要模块设计 (10)5 系统软件设计方案 (11)5.1 主程序流图 (11)5.2 开锁软件设计 (12)6 系统的安装与调试 (15)6.1硬件的安装 (15)6.2单片级密码锁的仿真 (16)结论 (16)致谢 ...................................................................................... 错误!未定义书签。
参考文献 (17)附录1 整机电路原理图 (18)附录2 部分源程序 (18)附录3:实物图 (27)基于单片机控制的电子密码锁设计摘要:本设计研究的对象是单片机密码锁,单片机密码锁由硬件和软件组成,硬件部分有电源输出电路、晶振电路、复位电路、键盘接口电路、开锁电路、报警电路、继电器、以及51单片机组成。
基于CAN总线汽车加速度信息采集系统设计本科毕业设计(论文)本科毕业设计(论文)基于CAN总线汽车加速度信息采集系统设计学院:机械工程学院专业:汽车服务工程班级:11级汽车服务学号:111400401063学生姓名:刘逍指导老师:丁小可2015年6月1日基于CAN总线汽车加速度信息采集系统设计摘要随着通讯技术.计算机技术的快速发展,CAN总线技术随之应运产生,推动了测控领域的网络化进程,CAN总线.属于现场总线的范畴,CAN总线以其基础构成的分布式网络方便.低成本实现了工程实际要求,已经逐渐成为了当今自动化领域发展的热点之一。
本文用CAN总线技术对汽车加速度进行研究,讨论了汽车加速度变化所带来的变化。
继而可以理解和使用CAN总线的特点与优势所在,并叙述了光电检测技术特点及发展趋势。
而后,针对本文所选用的现场总线——CAN总线进行了研究讨论,论述了CAN总线的工作原理并针对CAN总线的性能特点详细分析了其分层结构协议和数据帧结构。
针对光电检测领域的发展趋势,本文设计了一种基于CAN总线汽车加速度的数据采集系统,以CAN总线作为通信总线,采用了以DSP芯片TMS320F2812为主控制器,外接刀D转换芯片AD977A 进行数据采集转换,并通过CAN总线将数据传输至显示器。
软件采用TI公司开发的CCS 作为开发环境,软件设计采用模块化设计方法完成了各个子模块的设计,通过对主程序的仔细分析与设计,实现了各个任务的合理调度,达到了系统的设计要求.嵌入式工控机显示界面采用MCGS组态软件编写,用以实现数据的处理和显示。
该系统通用性好.可靠性高.传输速率快.操作方便,具有较好的应用前景。
关键词: CAN总线、数据采集、汽车加速度、单片机。
AbstractWith the development of communication technology The development of computer technology, can bus technology will be shipped to produce, promote the process of network in the field of measurement and control, can bus. Belongs to the category of field bus, can bus as a new bus technology, which has a high performance。
基于STM32单片机的最小硬件系统的软硬件设计与实现摘要随着人们生活水平的提高,人们对消费电子的需求也越来越高,智能硬件和移动平台的成熟,也为STM32的发展提供了基础和动力。
系统采用ARM Cortex-M3内核的STM32F103VET6作为微控制器,设计了CH340 USB 下载电路,JLINK下载电路供下载调试代码,结合DS18B20、VS838、红外遥控、蜂鸣器、LED发光管、RS232、RS485以及板载TFT液晶等外围设备,以及对这些外设的编程控制,实现了温度计、上下位机通信、红外遥控器、定时时钟、触摸画板、TFT液晶显示等集成与一板的功能。
关键词:STM32F103VET6,TFT液晶,DS18B20AbstractAlong with living standard enhancement, the people to expend electronic the demand to be also getting higher and higher. Intelligent mobile platform mature, also provide the foundation and driving force for the development of STM32.The system adopts ARM Cortex-M3 as STM32F103VET6’s kernel as the controller to combined with DS18B20, VS838, infrared remote control, buzzer, LED luminou tube,RS232, RS485 and the onboard TFT LCD and other peripheral equipment, as well as peripheral programming control, realized the thermometer, serial communication, infrared remote control,timing clock, drawing board, touch TFT liquid crystal display is integrated with a function.Key words: STM32F103VET6,TFT LCD, DS18B20目录第1章系统概述与硬件电路设计 (1)1.1系统的总体架构 (1)1.2电源模块 (1)1.3微控制器模块 (2)1.4 TFT液晶显示模块 (4)1.5红外遥控模块 (6)1.6 USB供电下载电路 (7)1.7蜂鸣器电路 (8)1.8 RS232电路 (8)第2章系统选型与软件设计 (10)2.1系统元器件选型及参数介绍 (10)2.1.1 系统微控制器选型 (10)2.1.2系统温度传感器选型 (10)2.1.3系统USB转串口芯片选择 (11)2.1.4系统显示器选择 (12)2.2系统软件设计 (14)2.2.1 软件编程环境介绍 (14)2.2.2系统设计总流程 (14)2.2.3 TFT液晶驱动 (15)2.2.4 DS18B20温度传感器驱动 (18)第3章系统PCB设计与制作 (22)3.1 Altium Designer软件介绍 (22)3.2系统原理图与PCB印刷线路板绘制 (22)3.3 PCB的布局与布线 (23)3.4 设计规则检查(DRC) (24)第4章系统的安装与调试 (25)4.1硬件调试 (25)4.2软件调试 (25)4.3 系统实物制作效果图 (25)第5章总结与体会 (27)5.1总结 (27)5.2体会 (27)致谢 (29)附录一程序代码 (30)附录二实物效果图 (36)第1章系统概述与硬件电路设计1.1 系统的总体架构STM32F103VET6的最小硬件系统主要包括了电源电路和微控制电路已经各种外设电路和下载电路组成,其系统框图如图1.1所示。
新乡职业技术学院毕业设计(论文)题 目 节约水资源系别名称 电子信息系 专业名称 计算机网络技术 学生姓名指导教师指导教师年 月 日单位代码 学 号_______ 分 类 号_ __论文题目节约水资源姓名新乡职业技术学院节约水资源摘要:动画已将近有100年的历史,随着科学技术的迅猛发展,动画的表现手法也越来越丰富。
二维动画是一种以为艺术形式的视觉符号,它折射了角色的性格,民族的审美文化。
Flash是Macromedia公司推出的功能强大的优秀网络动画制作软件。
它具有独特的矢量图形绘制方式和强大的互动程序编辑功能,并对多种图形文件、视频文件、音频文件广泛支持,已是网络动画设计、动画片设计、多媒体设计的首选软件。
Flash作为一个矢量动画的制作软件,其用途和功能已经超越了普通动画制作软件的标准,正在向一个交互平台方向前进。
在全球范围内,它已经成为网络多媒体的代名词。
这些都说明了flash软件的真正用途,那就是交互式多媒体,它有着信息传递效率高、受众接受度高、宣传效果好的显著优势。
本论文详细介绍了flash的发展史,flash的功能特点以及flash动画在实际生活中的应用。
最后以介绍制作flash动画短片的整体思路和制作流程及应注意的地方来说明实际生活中flash动画的应用Flash的功能可能越来越复杂,如何系统地掌握这项技术就显得非常重要。
系统地掌握一门技术有两个好处:一个是对其功能有清晰的认识;第二,就是能够从容应对更复杂的知识。
了解这些对于一个初入门的动画设计者是非常有意义的,正是将这些功能逻辑的整理出来,有利于用户建立正确的、逻辑的知识体系,而不是再在黑夜里徘徊了本文档主要介绍了Flash动画短片的设计过程和实现方法。
最后,在本文档的结尾部分详细的描述了《节约水资源》制作的过程与总结,并向在本次制作毕业作品设计过程中为我提供帮助的老师和同学表示感谢。
FLASH动画比传统动画在工序流程有一定简化和较多的削减,制作周期大为缩短传统动画片虽然有一整套制作体系保障它的制作,但还是有难以克服的缺点。
[完整版]基于CAN总线的温度检测系统毕业论文毕业设计(论文)材料之二(1)毕业设计(论文)专业:题目:基于CAN总线的温度检测系统作者姓名:导师及职称:导师所在单位:2021年 6 月 16 日- 1 -本科毕业设计(论文)任务书2021 届专业学生姓名:Ⅰ 毕业设计(论文)题目中文:基于CAN总线的温度检测系统英文:The Temperature Monitor System Based on CAN BusⅡ 原始资料[1] 李华,MCS-51系列单片机实用接口技术[M],北京航空航天大学出版社,1998[2] 胡汉才,单片机原理及接口技术[M],北京:清华大学出版社,1996 [3 ] 王树勋,王朝玉,张新发MCS-51单片微型计算机原理与开发[M] 北京:机械工业出版社,1989[4 ] 张凤登现场总线技术与应用[M],北京:科学出版社 2021[5 ] 饶云涛,邹继军,郑勇芸现场总线CAN原理与应用技术[M],北京:北京航空航天大学出版社,2021.6[6 ] 程希明,CAN现场总线数据采集系统设计方案[J] 自动化仪表,2021:21-25Ⅲ 毕业设计(论文)任务内容1、课题研究的意义由于CAN总线具有多主方式工作、非破坏总线仲裁、直接通讯距离远、通信介质灵活、性价比高等特点,其应用范围目前已不再局限于汽车行业,而扩展到了机械工业、纺织机械、农业机械、机器人、数控机床、家用电器等领域发展。
CAN已经形成了国际标准,并已被公认为集中最有前途的现场总线之一。
对于CAN总线的开发具有重要的现实意义。
2、本课题研究的主要内容:此次毕业设计研究的内容是基于CAN总线的温度检测系统利用AT89S51单片机、SJA1000CAN控制器设计开发基于智能节点的CAN网络,实时监测各个节点状态并发送状态信息。
3、提交的成果:(1)毕业设计(论文)正文;(2)原理图及主程序;(3)一篇引用的外文文献及其译文;(4)10篇主要参考文献的题录及摘要。
can总线解决方案
《Can总线解决方案》
Can总线是一种广泛应用于汽车、工业控制和其他领域的串行
通信协议,它具有高可靠性、低成本和实时性强的特点。
随着现代汽车和工业控制系统对通信效率和可靠性要求的提高,Can总线技术也不断得到改进和完善。
为了解决Can总线在实际应用中可能遇到的问题,人们提出了各种解决方案。
首先,Can总线解决方案的关键之一是网络拓扑结构的设计。
不同的应用场景需要不同的网络拓扑结构,如星型、环型、总线型等。
合理的网络拓扑结构可以提高系统的稳定性和可靠性,降低通信延迟。
其次,Can总线解决方案还包括通信协议的优化。
Can总线通
信协议本身具有一定的帧格式和传输速率,但在实际应用中可能需要额外的协议或协议栈来满足特定要求。
例如,对于高速高精度的工业控制系统,可能需要使用Canopen或DeviceNet
等协议来实现更复杂的通信功能。
此外,Can总线解决方案还涉及硬件和软件方面的优化。
在硬
件设计上,可以采用抗干扰性能更好的芯片和模块,增强系统的抗干扰能力;在软件开发上,可以采用更高效的通信协议栈和驱动程序,提高数据传输的速度和稳定性。
总之,Can总线解决方案是一个综合性的工程问题,需要考虑
硬件、软件、通信协议等多个方面的因素。
只有在这些方面都
得到合理的设计和优化,才能实现Can总线系统的高效、稳定和可靠运行。
毕业设计(论文)题目:基于CAN总线的汽车车灯控制网络的软件设计毕业设计(论文)诚信声明书本人声明:本人所提交的毕业论文《基于CAN总线的汽车车灯控制网络的软件设计》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果,论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注;对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明并表示感谢。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
本人完全清楚本声明的法律后果,申请学位论文和资料若有不实之处,本人愿承担相应的法律责任。
论文作者签名:时间:年月日指导教师签名:时间:年月日西安邮电大学毕业设计(论文)任务书学生姓名周俊杰指导教师王雁平职称讲师院(系) 自动化学院专业测控技术与仪器题目基于CAN总线的汽车车灯控制网络的软件设计任务与要求通过分析CAN总线网络的基本工作原理及其技术规范,设计一个简单的现场总线总线汽车车灯控制网络,实现汽车的现场总线总线的自收发实现。
要求提交:1.对汽车网络控制功能和现场总线总线进行分析;2.使用单个现场总线总线硬件电路板实现其自收发功能,即现场总线节点自收发报文;3.传输的数据为INT0按键计数值,传输数值,接收的数值为基数灯一亮,为偶数灯二亮。
开始日期2012.03.08 完成日期2012.6.20系主任(签字) 2012 年 1 月8 日西安邮电大学毕业设计(论文) 工作计划学生姓名周俊杰指导教师王雁平职称讲师院(系) 自动化学院专业测控技术与仪器题目基于CAN总线的汽车车灯控制网络的软件设计_______________________________________________________聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
工作进程起止时间工作内容第1周3.8~3.12 完成知识储备,认真复习现场总线总线基本理。
第2周3.13~3.19 掌握SJA1000的工作原理,学习C语言编程的基本操作,提交毕业设计开题报告。
残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
第3周3.20~3.26 学习Keil uVision2编程工具,并使用STC_ISP_V480将程序烧写入单片机。
基于CAN总线的智能家居控制毕业论文目录引言 (1)1 课题研究内容 (2)1.1 课题背景 (2)1.2 课题意义 (2)2 系统设计概述 (3)2.1 设计任务 (3)2.2 系统设计原理 (3)2.3 系统设计方案 (3)2.4 系统可行性分析 (4)3 CAN总线概述 (6)3.1 CAN总线简介 (6)3.2 CAN总线帧类型 (6)3.2.1 数据帧 (6)3.2.2 远程帧 (7)3.2.3 错误帧 (8)3.2.4 过载帧 (8)3.3 CAN报文过滤 (8)3.4 CAN错误处理 (8)3.4.1 错误检测 (8)3.4.2 错误标定 (9)4 硬件电路设计 (10)4.1 单片机最小系统 (10)4.1.1 单片机STC89C52RC (10)4.1.2 最小系统电路 (11)4.2 CAN总线模块 (12)4.2.1 CAN控制器SJA1000 (12)4.2.2 CAN收发器TJA1050 (17)4.2.3 CAN模块电路 (17)4.3 串口通信 (18)4.3.1 电平转换芯片MAX232 (18)4.3.2 串口通信电路 (18)4.4 温湿度检测模块 (19)4.4.1 温度传感器DS18B20 (19)4.4.2 湿度传感器DHT11 (19)4.4.3 温湿度检测电路 (20)4.5 烟雾检测模块 (20)4.6 红外人体感应模块 (20)4.7 液晶显示模块 (21)4.8 报警电路 (22)4.9 按键电路 (22)5 系统软件设计 (23)5.1 软件整体设计 (23)5.2 CAN通信程序设计 (24)5.3 RS-232通信程序设计 (27)5.4 LCD1602液晶显示程序设计 (27)5.5 按键设定值程序设计 (29)5.6 温度采集程序设计 (29)5.7 湿度采集程序设计 (31)5.8 应用软件平台简介 (33)5.8.1 Keil C51 (33)5.8.2 Visual Basic 6.0 (34)6 系统调试 (37)6.1 硬件电路调试 (37)6.2 系统联调 (37)7 总结和展望 (41)谢辞 (42)参考文献 (43)附录 (44)引言科技的进步,带来经济飞速发展的同时,也给人们的生活带来无限的惊奇。
小型CAN网络硬件电路设计毕业论文目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1 本课题研究的背景 (2)1.2 现场总线相关文献概述 (2)1.3 CAN总线概述及其发展趋势 (3)1.3.1 CAN总线相关知识概述 (3)1.3.2 CAN总线的发展趋势 (3)1.4 本章小结 (4)第2章 CAN总线的特点和协议简介 (5)2.1 CAN总线的特点 (5)2.2 CAN总线的分层结构 (6)2.3 报文的传送及帧结构 (6)2.3.1 帧的格式 (7)2.3.2 帧的类型 (7)2.4 CAN总线数据仲裁和检错 (10)2.5 本章小结 (11)第3章 CAN总线网络节点硬件电路设计 (12)3.1 CAN网络设备节点总体设计方案 (12)3.2 CAN节点主要芯片简介 (13)3.2.1 STC89C52单片机简介 (13)3.2.2 CAN控制器SJA1000简介 (15)3.2.3 CAN收发器PCA82C250简介 (18)3.3 CAN节点主要元件硬件电路设计 (19)3.3.1 单片机电路连接设计 (19)3.3.2 SJA1000电路连接设计 (21)3.3.3 PCA82C250电路连接设计 (22)3.4 CAN节点其他模块硬件电路设计 (23)3.5 CAN节点部数据收发原理 (26)3.6 CAN总线原理图及PCB板图设计 (27)3.6.1 原理图及PCB设计应遵循的原则 (27)3.6.2 原理图及PCB板图设计的一般步骤 (29)3.6.3本课题中原理图及PCB板图设计中应注意的问题 (29)3.7 本章小结 (30)第4章CAN总线网络互联设计 (31)4.1 CAN网络各节点之间通信互联设计 (31)4.2. CAN总线网络通信原理 (32)4.3本章小结 (33)第5章 CAN总线网络的测试及运行 (34)5.1 CAN总线网络节点硬件设备测试 (34)5.2 CAN总线节点数据收发测试 (34)5.3 CAN总线网络的运行 (36)5.4 本章小结 (38)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)引言CAN总线是近年来非常流行的几种现场总线之一。
CAN总线主要是一种多主方式的串行总线,可以组建主从或对等式的总线通信系统;具有非破坏性总线仲裁技术,让优先级高的信息得到更加快速的处理;具有非常强大的错误检测机制,几乎可以检测到总线上的任何错误;采用短帧结构、位填充和CRC校验等措施,使传输具有高可靠性。
这些优点使CAN总线在众多工业领域,尤其是汽车、航天等产业中得到了广泛的推广和应用。
CAN总线与其他现场总线相比具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
CAN总线在通信能力的高可靠和易用性、传输距离远、成本低等方面有着明显的优势,成为业界最有前途的现场总线之一。
现在,由于CAN总线自身的特点,其应用领域已由汽车行业扩展到过程工业、机械工业、机器人和楼宇自动化等领域。
CAN技术和产业化在中国一定会拥有更加广阔的市场前景。
本设计利用串行通信技术,将合适的程序烧写到每个设备的单片机中,单片机对该设备的CAN控制器SJAl000进行正确初始化后,将要发送的数据通过该设备的CAN收发器PCA82C250输出至CAN总线上。
接收时,接收设备首先通过滤波器选择发送信息的设备及其相关信息的选项,再由接收设备允许接收,最后返回相应数据的信息。
在CAN网络中,所有数据都由CAN控制器SJAl000封装打包,再按CAN的两种模式BasicCAN 或者PeliCAN模式发送和接收,从而实现CAN总线通讯。
本文从课题的研究背景、CAN总线通信协议、CAN网络设备以及CAN总线各个设备之间的通信等方面对CAN总线技术进行了详细阐述,对CAN总线的硬件电路设计及其注意事项进行了详尽介绍,并且针对系统设计过程中可能出现的问题进行了一定的分析。
第1章绪论1.1 本课题研究的背景现场总线(Fieldbus)是用于控制自动化、楼宇自动化、电气自动化等领域的现场智能设备互联通信网络。
现场总线具有成本低廉、可利用现有的数字化和网络技术的新成果对系统进行改造的特点,顺应了当今时代数字化、模块化、网络化的发展方向。
人们针对其他控制系统的缺点,在其他控制系统的基础上开发一种适用于工业环境的网络结构和网络协议,并实现传感器和控制器的通信,这就是现场总线。
这是一项以智能传感、计算机、控制等技术为主要容的综合技术。
现场总线是信息化带动工业化和工业化推动信息化的发展的实用技术之一,在我国的发展只是近些年的事。
当计算机网络技术,尤其是互联网技术得到广泛的应用后,人们对企业生产过程的控制提出了更高的要求。
企业和外界信息的沟通的围不断的扩大,这就需要把大量的现场信息送到控制中心以便人们更好地实时观测、控制、处理相关的数据,以满足企业的生产要求。
现场总线的种种优点适应了当代企业生产的要求,成为工业控制系统的首选。
本课题在充分了解了现场总线的优点后认为对于未来工业控制技术的发展,我们很有必要对现场总线进行深入的学习和探究。
1.2 现场总线相关文献概述现场总线(Fieldbus)是指开放式、数字化、标准化、能够相互操作、双向传输、连接智能仪器和控制系统的通信网络。
它作为工厂数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场总线及控制设备之间及其更高控制管理层次之间的联系。
当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域,潜在着巨大的商机。
由于现场总线技术不断创新,和其他系统相比,它是一项以智能传感器、控制、计算机、数字通讯等技术为主要容的综合技术,是信息化带动工业化和工业化推动信息化的实用技术,是能应用于各种计算机控制领域的工业总线。
目前现场总线网络互连都遵守OSI参考模型,并且以计算机、微电子、网络通信技术为基础,因此它正从根本上改变控制系统的理念和方法,将大大推动工业控制领域发展。
现场总线技术是当代工业数字通信的前沿技术,也是计算机技术、网络技术、通信技术、自动化技术的集成。
它是工业数字时代的先驱,它的出现和发展正在引起工业控制领域的一场革命,它不仅仅是最底层的控制系统,而且还是建立于整个工业体系的通信系统。
由于其巨大的优势,现场总线被认为是工业控制发展的必然趋势。
现场总线的种类很多,例如以太网现场总线、RS-232总线、RS-485总线、CAN现场总线等等。
在目前国际上现场总线群雄并起的局面下, 用户应从实际应用工程特点出发去选择。
CAN现场总线在风险分散、控制层开放、成本下降等各方面的优越性日益突现,因此,本课题主要学习和研究CAN现场总线。
1.3 CAN总线概述及其发展趋势1.3.1 CAN总线相关知识概述CAN(Controller Area Network,控制器局域网)是一种高性能、高可靠、易开发且低成本的现场总线,也是最早在我国应用的现场总线之一。
CAN是20世纪80年代(1983)德国Bosch(博世)公司为解决汽车中众多的测量控制部件之间的数据交换问题而开发的一种串行数据通信总线。
CAN是ISO国际标准化的串行通信协议。
在当前的汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求,各种各样的电子控制系统被开发了出来。
由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同,由多条总线构成的情况很多,线束的数量也随之增加。
为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN,进行大量数据的高速通信”的需要,1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。
此后,CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化,现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。
1.3.2 CAN总线的发展趋势为了促进CAN以及CAN协议的发展,1992年在欧洲成立了CiA(CAN in Automation)。
在CiA的努力推广下,CAN技术在汽车电子控制系统、电梯控制系统、医疗器械、纺织机械、船舶运输等方面均得到了广泛的应用。
现已有400多家公司加入了CiA,CiA已经成为全球应用CAN技术的权威。
CAN总线在组网和通信功能上的优点以及它的高性能价格比决定了它在许多领域都有广阔的应用前景和发展潜力。
大型仪器设备系统复杂,要对多种信息进行采集、处理、控制、输出等操作。
如医疗器械CT断层扫描仪,为保证其可靠工作,在数据通信上要求功能块间可随意进行数据交换、通信能以广播方式进行、简单经济的硬件接口、通信线尽量少、抗干扰能力强、可靠性高并能自动进行故障识别和自动恢复。
但是,这些要求长时间未能得到很好地解决,直至CAN总线技术出现才提供了一个较好地解决方法。
测控系统离不开传感器,由于各类传感器的工作原理不同,其最终输出的电量形式也各不相同,为了便于系统连接,通常要考虑将传感器的输出变换成标准电压或电流信号。
即便是这样,在与计算机相连时,必须增加A/D环节。
如果传感器能以数字形式输出,就可以方便的与计算机直接相连,从而简化系统结构,提高精度。
这种传感器与计算机直接相连的总线可称为传感器总线。
实际上传感器总线仍属于现场总线,关键的问题在于如何将总线的接口与传感器一体化。
在广泛的控制领域,CAN总线可作为现场设备级的现场总线,与其他总线相比,具有很高的可靠性和性价比。
这必将是CAN技术开发应用的一个主要方向。
近年来CAN总线技术在我国的应用取得很大的成绩, 据英国敏思管理咨询公司(IMS)对工业通信中国市场的调查报告看,截至2008年在我国已安装CAN现场总线和工业以太网的节点估计为 1166.75万个,其数量可以说是够庞大的。
其中按通信协议来分:Profibus 占24.2%(282.7万个)、CC-Link占11.16% (130.31万个)、DeviceNet占9.75%(113.83万个)、FF占1.67%(19.58万个)。
显而易见,工厂自动化用现场总线的任一个协议(如Profibus、CC-Link、DeviceNet等),它们已安装的节点数要比过程控制用现场总线(如FF)高整整一个数量级。
1.4 本章小结本章从课题研究的背景出发,阐述了研究的背景和发展趋势。
从现场总线和CAN总线的发生、发展和相关领域的成果及发展趋势出发,详细论述了现场总线和CAN总线的特点,来说明研究的必要性,达到深化主题的目的。
第2章 CAN总线的特点和协议简介2.1 CAN总线的特点CAN总线与其他现场总线相比具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
CAN总线主要是一种多主方式的串行通信总线,基本设计规要求有高的位速率、高抗电磁干扰性,而且能够几乎检测出产生的任何错误。
CAN总线在通信能力的高可靠和易用性、传输距离远、成本低等方面有着明显的优势,成为业界最有前途的现场总线之一。
现在,由于CAN总线自身的特点,其应用领域已由汽车行业扩展到过程工业、机械工业、机器人和楼宇自动化等领域。