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CAN-RS232智能通讯协议转换模块的设计

作　者: 焦建军
导　师: 蔡慧林
学　校: 兰州交通大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 先进制造技术数控机床 CAN总线分布式数控 CAN-RS232
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着先进制造技术的发展，在我国制造业改革的进程中，设备不断的更新，新旧设备的管理、使用、融合技术成为难题，特别是发挥占较大比例的中低档数控机床的生产效率成了急需解决的问题。DNC系统是实现网络化、无人化、柔性化工厂的最小单元，不少企业采用各种网络组建DNC系统，利用DNC系统实现资源的集成，信息的共享和现场在线加工。为了提高数控机床的生产效率，提出以CAN构建DNC系统，利用分布式DNC实现程序的边传输边加工。在CAN网络中为了避免通信冲突，以数控机床为节点建立了数学模型，通过实例计算出了避免通信冲突的条件。依据避免通信冲突的条件，设计了新型CAN-RS232Z协议转换器，通过扩展传统协议转换器的存储区实现节点的缓冲；将数控机床的协议嵌入到协议转换器中，提高了DNC系统的移植性；将FIFO应用到MCU的外部存储器中，实现对接收数据的存储。由于数控机床要求加工程序的连续性、每行程序的完整性，对FIFO设计了数据接收量上限和数据接收量下限，实现了数据的先进先出和控制的鲁棒性。这种方法实现了串口数据到CAN数据的完整转换。CAN-RS232Z增加了DNC系统可接入的数控机床数，提高了CAN网络的传输效率和DNC系统的柔性。通过在线仿真和现场调试验证了设计合理性与有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1. 绪论  8-20
  1.1 课题背景  8-15
    1.1.1 先进制造技术的发展  8-9
    1.1.2 数控机床网络化的产生及现状  9-15
  1.2 基于 CAN 总线的 DNC 系统概述  15-17
    1.2.1 DNC 技术  15-16
    1.2.2 CAN 现场总线技术  16-17
    1.2.3 CAN 网络实时性问题  17
    1.2.4 CANRS232 协议转换器及其应用  17
  1.3 课题的目的及意义  17-18
  1.4 课题需要解决的问题  18
  1.5 论文的创新点  18-19
  1.6 本章小结  19-20
2. 基于 CANRS232Z 协议转换器的 DNC 系统  20-27
  2.1 基于 CAN 总线的 DNC 系统存在的问题  20
  2.2 利用 CANRS232Z 协议转换器构建的 DNC 系统  20-21
  2.3 CANRS232Z 的参数设计  21-24
    2.3.1 DNC 系统中的概念定义  21
    2.3.2 避免 DNC 通信冲突的数学建模  21-24
  2.4 CANRS232Z 的工作原理  24-26
  2.5 本章小结  26-27
3. CANRS232Z 协议转换器的硬件设计  27-31
  3.1 系统设计要求  27
  3.2 CANRS232Z 的硬件结构  27-28
  3.3 硬件设计  28-30
    3.3.1 控制模块设计  28
    3.3.2 CAN 总线接口模块电路设计  28-29
    3.3.3 外部扩展 SRAM 设计  29-30
    3.3.4 RS232 接口电路设计  30
  3.4 本章小结  30-31
4. CANRS232Z 协议转换器的软件设计  31-39
  4.1 开发平台及工具介绍  31-32
  4.2 串口数据与 CAN 数据转换的理论计算  32-33
  4.3 FIFO 的应用  33
  4.4 软件的各部分结构  33-38
    4.4.1 软件初始化  33-35
    4.4.2 部分软件流程  35-38
  4.5 本章小结  38-39
5. 程序调试  39-45
  5.1 串口数据与 CAN 数据的转换实验  39-40
  5.2 外扩 RAM 的操作实验  40
  5.3 FIFO 操作实验  40-43
  5.4 现场构建 DNC 系统进行系统调试  43-44
  5.5 本章小结  44-45
结论  45-46
致谢  46-47
参考文献  47-49
附录 A CANRS232Z 电路图  49-50
附录 B 部分程序代码  50-61
攻读学位期间的研究成果  61

CAN-RS232智能通讯协议转换模块的设计

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