現(xiàn)場總線研究

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1、微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：現(xiàn)場總線的研究具體方向：基于CAN總線的溫度與壓力控制系統(tǒng)目錄第1章現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述11.1背景意義11.2現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與目的1第2章硬件設(shè)計(jì)22.1設(shè)計(jì)方案與原理22.2硬件設(shè)計(jì)及描述3第3章軟件分析設(shè)計(jì)103.1流程圖103.2部分程序11第4章課程設(shè)計(jì)總結(jié)13第5章致謝1315微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)0801班蔣榮輝學(xué)號：310809090914參考文獻(xiàn)14第1章現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述1.1背景意義在實(shí)際生產(chǎn)、生活等各個領(lǐng)域中，溫度、壓力是環(huán)境因素的不可或缺的一部

2、分，對溫度及時精確的控制和檢測顯得尤為重要。在工業(yè)中，料桶里外上限溫度要求不一，以及熱處理中工件各個部位的溫度對工件形成后的性能至關(guān)重要等等?，F(xiàn)代電子工業(yè)的飛速發(fā)展對自動測試的要求越來越高。15微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)0801班蔣榮輝學(xué)號：310809090914近年來，現(xiàn)場總線以其全開放、全分散、全數(shù)字化，集計(jì)算機(jī)、通信、控制技術(shù)于一體成為當(dāng)今自動化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，在各種工業(yè)生產(chǎn)過程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。它能對工業(yè)生產(chǎn)過程的各個參數(shù)進(jìn)行測量、信號轉(zhuǎn)換、控制和顯示，把多個測量控制儀表或計(jì)算機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并通過雙

3、絞線、通訊電纜等傳輸媒介進(jìn)行信息的高速雙向傳輸，構(gòu)成一個全數(shù)字化、全開放、多點(diǎn)測試和可靠通信的智能化控制網(wǎng)絡(luò)。CAN總線作為有效支持分布式控制的多主串行現(xiàn)場總線之一，以其檢錯能力強(qiáng)、通訊硬件接口簡單、通訊介質(zhì)選擇靈活、可靠性高、實(shí)時性高、價格低等特點(diǎn)而備受現(xiàn)場設(shè)備互連的青睞，廣泛應(yīng)用于汽車自動化、樓宇自控、工業(yè)控制等領(lǐng)域。設(shè)計(jì)一種基于CAN總線溫度、壓力測控系統(tǒng)，可以對多點(diǎn)位溫度和壓力進(jìn)行靈活的測控，具有很高的應(yīng)用價值。1.2現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與目的1、生產(chǎn)現(xiàn)場與微機(jī)化測量控制設(shè)備之間多采用現(xiàn)場總線，當(dāng)今有多種現(xiàn)場總線技術(shù)，例如C

4、AN總線等等。系統(tǒng)地對各個現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行分析研究其功能、原理及其優(yōu)缺點(diǎn)，并配合各自電路圖加以舉例和解釋。2、本人做了基于CAN總線的溫度與壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由此來對現(xiàn)場總線進(jìn)行研究（整個系統(tǒng)由上位機(jī)和測控節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，上位機(jī)采用通用PC機(jī)或工控機(jī)IPC，各個測控節(jié)點(diǎn)與上位機(jī)間采用CAN總線相連。以SJA1000為CAN控制器，以PCA82C250為總線驅(qū)動器。）第2章硬件設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案與原理溫度、壓力測控系統(tǒng)由上位機(jī)和測控節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，如圖2.1所示。上位機(jī)采用通用計(jì)算機(jī)（PC）或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC），在ISA擴(kuò)展槽使用一塊CA

5、N總線通信適配卡，使上位機(jī)具有CAN總線通信功能。各個現(xiàn)場測控節(jié)點(diǎn)對工業(yè)現(xiàn)場的溫度和壓力等模擬量進(jìn)行測量和控制。上位機(jī)通過CAN總線與測控節(jié)點(diǎn)相連。15微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)0801班蔣榮輝學(xué)號：310809090914PC機(jī)CAN接口適配卡節(jié)點(diǎn)模塊1節(jié)點(diǎn)模塊N節(jié)點(diǎn)模塊2圖2.1溫度與壓力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對溫度和壓力的控制采用兩種方式。一種使上位機(jī)通過對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到一個精確的控制量，再傳送給測控節(jié)點(diǎn)去執(zhí)行；一種是在現(xiàn)場測控節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。采用簡單的算法對溫度和壓力進(jìn)行控制。通常情況下采用第一種

6、方式，這樣可以利用上位機(jī)運(yùn)算速度快的的優(yōu)點(diǎn)，采用復(fù)雜的算法進(jìn)行精確控制。在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，采用第二種方式，以使溫度和壓力不至于失控。智能測控節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如圖2.2所示，它由3部分組成：微控制器電路，傳感器電路和現(xiàn)場監(jiān)控電路。2.2硬件設(shè)計(jì)及描述2.2.1CAN總線控制器SJAl000介紹1．15微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)0801班蔣榮輝學(xué)號：310809090914PHILIPS公司的PCA82C200是符合CAN2.0A協(xié)議的總線控制器，SJAl000是其替代產(chǎn)品，它是應(yīng)用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境的獨(dú)立CAN總線控制器，

7、具有完成CAN通信協(xié)議所要求的全部特性。經(jīng)過簡單總線連接的SJAl000可完成CAN總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。其硬件與軟件設(shè)計(jì)和PCA82C200的基本CAN模式（BasicCAN）兼容。同時，新增加的增強(qiáng)CAN模式（PeliCAN）還可支持CAN2.0B協(xié)議。SJAl000的主要特性如下：1）管腳及電氣特性與獨(dú)立CAN總線控制器PCA82C200兼容；2）擴(kuò)展接收緩沖器（64字節(jié)FIFO）；3）支持CAN2.0B協(xié)議，同時支持ll位和29位標(biāo)識符；4）位通訊速率最高可達(dá)lMbit/s；5）增強(qiáng)CAN模式（PeliCAN）

8、；2．SJAl000獨(dú)立型CAN總線控制器由以下幾部分構(gòu)成：1）接口管理邏輯：它接收來自微處理器的命令，控制CAN寄存器的地址，并為微處理器提供中斷和狀態(tài)信息；2）發(fā)送緩沖器：13字節(jié)長，位于CPU位流處理器（BSP）之間，能存儲一條