现场总线大作业2016详解.docx

南京工程学院现场总线大作业课程名称基于CANopen总线的温度测的设计院（系、部、中心）　自动化学院专业　自动化班 级、 姓 名 数控133 吴雅雯起 止 日 期2016/11/4-2016/12/14目录1设计任务12总体方案33硬件设计34软件设计175设计总结196参考文献22题目一 基于CANopen总线的温度测量节点的设计一、设计要求合理选用51系列单片机/DSP/ARM处理器任一种作为通信节点的主控制器配合CAN通信控制器和收发器来构建CAN节点的最小系统。根据题目要求，选择温度传感器来进行温度的测量并通信，测量范围：-50℃～150℃；精度：±0.5%F·S。利用CANopen作为应用层协议，设计CANopen总线通信协议，使该节点模块可以在CAN网络中实现温度测量和通信功能。二．设计任务及工作量的要求根据任务书要求，完成以下设计任务：系统整体方案设计，包括课题分析，方案选择；主控制器和通信控制器的选择；温度传感器的选择系统总体结构框图及各模块功能。2．系统硬件设计，包括：2.1测量对象的数据采集（1）测量电路的设计；（2）数据采集电路的设计；2.2 CAN通信最小系统的设计（1）主控制器最小系统电路（2）根据主控制器的类型（是否集成CAN控制器功能）设计CAN通信接口与驱动电路；3．CANopen通信节点的软件设计；（1）数据采集模块程序流程；（2）主程序流程设计；（3）底层CAN通信程序流程设计，及各功能模块子程序设计，包括：初始化程序设计、接收报文程序设计、发送报文程序设计；（4）应用层的CANopen协议程序设计；（5）CANopen对象字典部分的程序设计，依据DS301和DS401对CANopen对象字典进行配置；三、设计报告要求认真、规范地撰写课程设计报告，报告应包括：封面目录内容部分包含： 一、设计任务（要求）二、总体方案三、硬件设计（各功能模块原理图）四、软件设计五、设计总结六、参考文献设计任务系统整体方案设计，包括（1）课题分析，方案选择；（2）主控制器和通信控制器的选择；（3）温度传感器的选择（4）系统总体结构框图及各模块功能。2．系统硬件设计，包括：2.1测量对象的数据采集（1）测量电路的设计；（2）数据采集电路的设计； 2.2 CAN通信最小系统的设计（1）主控制器最小系统电路（2）根据主控制器的类型（是否集成CAN控制器功能）设计CAN通信接口与驱动电路；3．CANopen通信节点的软件设计；（1）数据采集模块程序流程；（2）主程序流程设计；（3）底层CAN通信程序流程设计，及各功能模块子程序设计，包括：初始化程序设计、接收报文程序设计、发送报文程序设计；（4）应用层的CANopen协议程序设计；（5）CANopen对象字典部分的程序设计，依据DS301和DS401对CANopen 对象字典进行配置；二、总体方案CAN是ControlerAreaNetwork的缩写, 即控制器局部网, 通常称为 CANbus(CAN总线), 是一种支持分布式控制的串行通信协议。 CAN最初出现在汽车工业中, 是 20 世纪 80年代德国 Bosch公司为汽车的监控、控制系统而设计的,主要是解决汽车中的电子控制装置之间的通信, 减少不断增 加的信号线 。 CAN总线的直接通信距离最远可以达到10 km, 此时通信速率为 5 kbps以下;而通信速率最高可达1 Mbps, 此时通信距离长为 40 m。同时 CAN总线的通信媒介采用双绞线或光纤 , 选择灵活, 其结构较简单, 总线接口芯 片支持 8位、16位的 CPU。由于 CAN总线采用短帧结构, 在标准格式中 , 短帧的字 节数为 8个, 因此传输时间短, 受干扰的概率低, 重新发数据 帧的时间短, 并且每帧信息都有 CRC校验及其他检错措施, 这样可以保证极低的数据出错率。 CAN总线上的节点在错 误严重时, 可以自动关闭总线的功能, 使总线上的其它操作 不受到影响。 由于 CAN总线的数据通信具有卓越的特性及 极高的可靠性, 因而非常适合工业过程监控设备互连, 也是 最有前途的现场总线之一[2] 。 由于 CAN总线的特点, 使得 其广泛地应用于电力、航空航天、治金、交通工具、机器人、医 疗设备、环境监控和家用电器等众多领域。 本文提出基于 CAN总线的温度测量节点的设计。1 系统总体结构设计三、硬件设计基于CANopen协议多通道温度测量模块的研发摘要：CAN总线广泛应用于工业现场，开发基于CANopen协议温度测量模块具有一定的现实意义。采用内嵌CAN控制器的微处理器设计方案，开发以单片机为核心、基于CANopen协议的多通道温度测量模块，阐述了模块的硬件结构、关键电路和嵌入式软件组成。最后，给出模块通过测试验证的CAN