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基于CAN总线的数据通信网络

  • 简介:(论文 页数:34 字数:8981 带程序)摘 要:人们对于生活质量的不断追求促进了智能家居的快速发展。智能仪表作为现在家居智能化的一个重要组成部分,不仅给用户带来方便,也为供应商带来了的经济效益。从此,这些供应商不再需要花大量的资源在各种仪表的数据采...
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(论文 页数:34 字数:8981 带程序)摘 要:人们对于生活质量的不断追求促进了智能家居的快速发展。智能仪表作为现在家居智能化的一个重要组成部分,不仅给用户带来方便,也为供应商带来了的经济效益。从此,这些供应商不再需要花大量的资源在各种仪表的数据采集上。智能仪表实现的关键,是设计一个高效可靠的通信网络,用于传输数据到远程终端,以便于对数据进一步处理。
本文设计了一个基于CAN总线的数据通信网络。基于CAN总线的杰出性能,该网络可实现高效和可靠的数据通信功能。CAN协议本身是一种多主的总线,任何节点都可发起通信。在本文中,网络设计成由主机和从机组成,主机负责命令的发送和数据的接收,从节点则负责根据接收到的命令字进行相应数据传送。为了能利用上位机强大的数据处理功能和友好的人机界面,主节点单片机通过串行口与上位机通信,整个通信网络的人机接口界面在上位机上,这样就可以像操作其他应用软件那样操作整个网络了。
本文主从节点的设计均采用单片机作为主控制单元,协调各外设的工作;CAN控制器SJA1000用于实现CAN总线协议;节点之间通过一根两线的线路建立电气连接,其中传输的是差分电平。系统软件采用在Keil C51环境下用C语言编程,从而既保证了软件具有C语言结构清晰易读,开发周期短的特点,同时又使整个软件具有很高的效率。实践表明,该系统抗干扰性能良好,传输速度快,成本低,易于应用实现。
本项目得到华南农业大学博士基金B2004003资助。
关键词:CAN总线,网络,通信协议,Keil C51,C语言

Abstract: People in pursuit of a better quality of life have accelerated the rapid development of intelligent houses. As a main part of the intelligent houses, intelligent instrument has brought both a lot convenience to the user and the suppliers. Therefore, the suppliers do not have to pay for a lot of resources for data collection.
This paper develops a data communication network based on CAN bus. With the excel characteristic, the paper builds a data collection network, the network is composed of a host node and multi-slave nodes. The host node transfers commands from the PC and collects from the slave nodes, while the slave nodes transfer the data demanded by the host node.
Both the host node and the slave nodes ,who are connected by two-wire bus ,use the MCU as the control unit, and use the SJA1000 to realize the CAN protocol. The software is programmed with C and use the Keil C51 IDE, which ensures that the software has clear structure and short development cycle, at the same time, the high efficiency can be obtained. The system is proved to be quite well at anti-disturbed, fast bit transferring. And it is easy to popularize for its low cost.
Key words: CAN Bus Network Communication Protocol Keil C51
C Programming Language

 


目 录
1 前言 1
2 文献综述 1
2.1 支持在线编程的单片机AT89S52 2
2.2 C51程序设计 3
2.3 CAN总线技术 4
2.3.1 CAN总线介绍 4
2.3.2 CAN总线控制器SJA1000介绍 5
3 总体方案的确定 8
3.1 上位机接口主结点 9
3.2 电表终端接口从节点 10
4 系统开发条件分析 10
5 系统结构分析 10
5.1 系统硬件设计 10
5.1.1 复位电路 11
5.1.2 系统时钟电路 11
5.1.3 ISP在线编程接口 12
5.1.4 蜂鸣器电路 12
5.1.5 电平转换电路 12
5.1.6 AT89S52与SJA1000接口电路 13
5.1.7 总线驱动器电路 13
5.2 系统软件设计 14
5.2.1 主程序流程 14
5.2.2 串口接收中断服务程序 16
5.2.3 CAN接收中断服务程序 17
5.3 制造工艺分析 17
6 结论和展望 18
致 谢 20
参考文献 21
Abstract 22
附录一 程序清单 22
附录二 电路原理图 29
毕业论文(设计)成绩评定表


1 前言
根据统计,供电,供水和供气等部门每月要花费大量的人力物力用于抄表。很多时候由于用户不在家等原因造成不能按计划完成这些计量仪表的准时抄集,从而为后阶段的收费数据统计带来很多困难。
九八年国家电力总公司做出了在全国范围内用三至五年时间实现“一户一表、集中抄表”的战略部署。现在,集中抄表的实现已经有了多种方案。这些抄表技术主要是依据传输网络的不同来分类,主要有:以太网抄表系统 ,Lonworks抄表系统,远程控制网络抄表系统,电力载波抄表系统 。这几种方案都有一个共同的特点,都需要主机作为控制中心,控制各节点的工作;适用于用户较为集中的应用中;成本都比较高。
实际上,远程抄表系统的设计中主要的区别在于数据通信技术的不同。本文在参考以上几种方案的基础上,应用现在广泛应用的CAN现场总线作为数据通信技术,基于CAN总线的多种特性,可以克服以上几种方案的不足。
CAN是现在广泛应用的现场总线,已成为了国际标准。CAN具有很高的抗干扰能力,非常适合应用于环境比较恶劣的应用中,数据的准确性很高,而且,该总线具有很远的传输距离,并可采用中继器延长距离,适合应用于各种恶劣的环境;作为一种多主的总线,理论上它可以在一条总线上挂接无数个节点。
本文采用了AT89S52单片机作为主控芯片,控制各个模块按照需要进行协调工作。AT89S52是ATMEL公司的新型产品,与AT89C51都是基于51内核的单片机,但它具有更大的RAM和ROM,因而,对于本应用设计,不必外扩程序存储器和数据存储器,使硬件电路的结构更加简洁。而且,它支持ISP(In System Programmable),使得系统的开发更容易和效率更高。
因此,在远程集中抄表系统的设计中,采用采用CAN总线为数据通信网络,不但可以提高数据通信的效率和可靠性,而且并不需要增加成本,有利于推广。

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