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基于CAN总线的大型电机磁场监测系统设计与实现

作　者: 何效洲
导　师: 卢博友
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: CAN总线 磁场监测 接口电路 通讯协议 模块化
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 69次
引　用: 1次
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内容摘要


为解决目前大型电机运行状态及故障实时监测系统设计中存在的总线结构不统一、信号线繁多、干扰大等问题,提出基于CAN总线结构的数字模块化三轴磁场监测系统的新概念。本文在对数字模块化磁场监测系统研究的基础上,对系统的重要部分——磁场监测节点模块和CAN上层应用协议进行了设计和调试,实现分布式矢量磁信号的采集、处理与传输,对于大范围、高精度、低功耗、实时电机磁场监测系统进行了有益的探索研究。节点模块设计中采用了CAN总线技术,运用了超低功耗单片机MSP430作为控制核心,并且针对应用环境采用了更高效的信号特征量获取与处理方法。重点完成了三方面工作:一是完成了三轴磁传感器电路、CAN总线接口电路以及单片机控制电路的设计和硬件调试;二是借鉴DeviceNet协议初步进行了ID标志符的分配和报文滤波的设计,编写并调试了各控制器件上的初始化程序、数据采集与处理程序、节点接口程序及其他中断服务程序等;三是基于监测系统标准化、系列化、信息化的需要,以CAN2.0技术规范为标准,优化ID标志符的分配和报文滤波的设计,开发了可靠的收发机制、管理机制和错误处理机制等接口应用层协议,共同维护监测系统的运转,保证信息传输的实时性和可靠性。实验通过构建两个节点组成的最小CAN总线系统,并完成节点程序调试和数据通讯实验分析,验证了数据传输格式及部分通信协议的可行性和正确性,为CAN总线在数字模块化监测系统的应用提供了可靠的依据。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 课题的研究背景  9
  1.2 国内外在相关领域的研究  9-14
    1.2.1 环境场监测技术的广泛应用  9-10
    1.2.2 传感器网络平台综述  10-14
  1.3 论文的主要研究工作及结构安排  14-16
    1.3.1 论文的主要研究工作  14
    1.3.2 论文结构安排  14-16
第二章 数字模块化监测系统网络平台的构建  16-29
  2.1 现场总线及分布控制系统  16-18
  2.2 CAN 总线技术规范  18-24
    2.2.1 CAN 总线的特点  19
    2.2.2 CAN 总线的技术规范  19-24
  2.3 基于DEVICENET 的协议设计  24-29
    2.3.1 DeviceNet 总线的特点  24-25
    2.3.2 标识符的分配  25-26
    2.3.3 节点接收滤波设置  26-27
    2.3.4 数据通讯  27-29
第三章 数字模块化三轴磁场监测系统硬件设计  29-39
  3.1 三轴磁矢量传感器  29-31
  3.2 节点接口与控制模块设计  31-36
    3.2.1 模块硬件构成  31-34
    3.2.2 硬件电路设计  34-36
  3.3 CAN 总线应用于磁场监测设计的功耗分析  36
  3.4 硬件电路调试  36-39
    3.4.1 硬件调试情况  37
    3.4.2 实验数据及分析  37-39
第四章 监测系统的接口应用层协议的制定  39-53
  4.1 主控模块软件设计  39-41
  4.2 节点模块的开关机制  41-46
    4.2.1 总线波特率的设置  42-44
    4.2.2 报文验收滤波器及屏蔽寄存器的设置  44-45
    4.2.3 中断使能的设置  45
    4.2.4 初始化流程  45-46
  4.3 数据收发机制  46-49
    4.3.1 与应用层的接口格式  46-47
    4.3.2 数据发送机制  47-48
    4.3.3 数据接收机制  48-49
  4.4 错误处理机制  49-52
    4.4.1 错误监视模块  50
    4.4.2 错误处理机制  50-52
  4.5 中断处理机制  52-53
第五章 试验分析  53-58
  5.1 系统数据链路的实现  54-55
  5.2 试验记录  55-57
  5.3 试验结论  57-58
第六章 结束语  58-60
  6.1 全文总结  58
  6.2 下一步的发展与研究  58-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
作者简介  64

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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