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基于CANopen协议的分布式控制系统智能从站设计

作　者: 张晓阳
导　师: 丁宝苍
学　校: 河北工业大学
专　业: 控制科学与控制工程
关键词: 温度采集 CANopen ATmega128L微控制器 现场总线
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


可靠的气象数据观测是提高防灾减灾能力,做好应对气候变化工作,提高气象预报预测准确率的必要保证,高准确度的自动气象数据观测站势在必行。近年来随着信息技术的飞速发展,成熟的、稳定的、先进的电子测量、数据传输和控制系统技术,确保了气象数据监测的准确性。以CAN总线技术和微控制器为核心构建自动气象站,能够实现地面气象观测全要素自动观测。本文研制了一种用于分布式计算机控制网络的新型智能多路温度采集从站,成功地将CANopen通信协议应用于气象检测现场温度采集系统设计中,实现了气象检测系统中温度信号的远程监控与采集。该温度采集从站以ATmega128L微控制器为核心,可同时实现8路热电阻或热电偶测温功能,并将测量结果发送到CANopen主站节点。CANopen协议由具有SPI串行接口的MCP2510芯片和软件协议栈共同完成。实验结果表明,主从站之间的数据通讯可靠、准确,实时性满足测控系统要求,具有很高的参考价值和广阔的应用前景。当前,现场总线的应用与开发研究正处在突飞猛进的发展阶段。现场总线应用层协议的标准化设计实现更是在国内处于起步发展的初级阶段,而工业以太网和现场总线应用层标准化是工业控制网络发展的必然趋势,因此,该课题设计的研究具备广阔的发展前景。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-12
  §1.1 气象检测的现状及发展  8-9
  §1.2 工业现场总线概况及发展趋势  9
  §1.3 CAN 总线及其高层协议CANOPEN 概述  9-11
  §1.4 论文主要完成的工作  11
  §1.5 本章小结  11-12
第二章 CAN 总线及上层协议CANOPEN 剖析  12-20
  §2.1 CAN 总线  12-14
    2-1-1 CAN 总线的分层结构  12-13
    2-1-2 报文的传送及帧结构  13
    2-1-3 CAN 总线的工作过程  13-14
  §2.2 CAN 总线常用应用层协议  14-15
  §2.3 CANOPEN 协议  15-19
  §2.4 本章小结  19-20
第三章 CANOPEN 温度采集从站硬件电路设计  20-36
  §3.1 硬件电路总体设计方案  20
  §3.2 低压电源供电模块  20-21
  §3.3 多路温度采集模块  21-24
    3-3-1 测量通道  21-22
    3-3-2 集成温度传感器AD590  22
    3-3-3 放大电路设计  22-23
    3-3-4 单通道，循环检测工作方式选择电路的设计  23
    3-3-5 AD7792 与ATmega128L 接口电路的设计  23-24
  §3.4 ATMEGA128L 微控制模块  24-27
  §3.5 CAN 接口模块  27-33
    3-5-1 CAN 控制器MCP2510  28-30
    3-5-2 CAN 总线收发芯片PCA82C250  30-31
    3-5-3 CAN 总线电气隔离设计  31-33
  §3.6 其他功能子模块  33-35
    3-6-1 节点系统复位模块  33-34
    3-6-2 JTAG 编程接口  34-35
    3-6-3 输入输出模块  35
  §3.7 本章小结  35-36
第四章 CANOPEN 协议及温度采集从站的软件设计  36-47
  §4.1 系统软件的整体设计  36
  §4.2 温度采集程序设计  36-37
  §4.3 CANOPEN 协议的实现  37-46
    4-3-1 CANopen 通讯初始化  38-41
    4-3-2 对象词典的建立与访问  41-42
    4-3-3 心跳报文  42-43
    4-3-4 NMT，SDO，PDO 报文的组建与解析  43-46
  §4.4 本章小结  46-47
第五章 CANOPEN 温度采集从站测试  47-52
  §5.1 CANOPEN 温度采集从站测试  47
  §5.2 CANOPEN EDS EDITOR 软件  47
  §5.3 LABVIEW 监控软件  47-51
  §5.4 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-55
致谢  55-56
攻读学位期间发表的学术论文  56

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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 > 自动控制、自动控制系统
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