基于can总线的液位控制装置的设计课程设计论文

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1、 本科生课程设计（论文） III 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室： 学 号学生姓名专业班级 课程设 （论文） 题目 基于CAN总线的液位控制装置的设计 课程设计（论文）任务 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能实现功能 基于 CAN 总线的液位控制器实现通过 CAN 总线接收控制指令及上传数据、并根 据指令进行液位的控制功能。硬件设计包括 CPU 选型、CAN 总线控制器、CAN 总线 收发器及液位采集与驱动电路等。软件采用汇编语言或 C 语言，并调试与分析。 设计任务及要求设计任务及要

2、求 1、确定设计方案，画出方案框图。 2、控制器硬件设计，包括元器件、传感器的选择。 3、画出控制器的原理图。 4、绘出程序流程图，并编写 CAN 总线初始化、接收及发送程序。 5、要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理。 6、按学校规定的格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以 上。 技术参数技术参数 1、CAN 总线符合 CAN2.0B 规范； 2、CAN 总线通讯速率 500kbit/s； 3、CAN 总线进行光电隔离设计； 4、液位控制精度为 1%； 5、液位调整阀的驱动电流为20mA。 进度计划 1、布置任务，查阅资料，确定系统设计方案（2 天

3、） 2、系统硬件设计及模块选择（3 天） 3、系统软件设计及编写功能程序及调试（3 天） 4、撰写、打印设计说明书（1 天） 5、验收及答辩。 （1天） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 本科生课程设计（论文） IV 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 本科生课程设计（论文） V 摘 要 自 20 世纪 80 年代开始， 由于微电子计算机、光纤、超声波等高科技的迅 猛发展，在液位控制领域出现了种类多样的控制手段，并且其功能越来越完善,各 项性能指标越来越易于适应工业生产的要求,趋于自动化、智能化。矚慫润厲钐瘗睞枥庑

4、 赖。 本课设主要研究的是基于 CAN 总线的液位控制，实现通过 CAN 总线接收控 制指令及上传数据、并根据指令进行液位的控制。硬件设计包括 CPU- AT89C51、CAN 总线控制器 MPC2510、CAN 总线收发器 PAC82C250 及液位变 送器 CYB31 与驱动电路等。首先由液位变送器产生一个输入信号给 A/D 转换器 ADC0804 进行信号转换送入 CPU，进行数据处理，然后经由 CAN 总线控制后由 CPU 输出信号给 D/A 转换器 DAC0832，然后输出信号作用于控制阀门，直接作 用于容器装置，形成一个完整的循环控制系统。总体的来达到基于 CAN 总线的 液位控制

5、。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 基于 CAN 总线的液位控制技术也因其优点特性而被广泛应用于工业生产过 程中。发展现场总线技术已成为工业自动化领域广为关注的焦点课题，国际上现 场总线的研究、开发，使控制系统冲破了长期封闭系统的禁锢，走上开放发展的 征程，这对中国现场总线控制系统的发展是个极好的机会，也是一次严峻的挑战。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 关键词：CAN 总线；CAN 总线控制器；CAN 总线收发器 本科生课程设计（论文） VI 目 录 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 第 1 章 绪论 .1彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 第 2 章 课程设计的方案 .2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 2.1 概述 2厦礴恳蹒骈時盡继價

6、骚。 2.2 系统组成总体结构 2茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 第 3 章 系统硬件设计 .3鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 3.1 最小系统设计 3籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 3.2 液位变送器 3預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 3.3 A/D 接口电路设计.4渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 3.4 D/A 接口电路设计.5铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 3.5 CAN 总线的接口设计.5擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 3.5.1 CAN 总线的控制器接口设计.5贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 3.5.2 CAN 总线的收发器接口设计.6坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 3.5.3 光电隔离设计 .7蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 3.6 系统总体电路图 7買鲷鴯譖

7、昙膚遙闫撷凄。 第 4 章 软件设计 .9綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 4.1 系统流程框图 9驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 4.2 控制程序 9猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 第 5 章 课程设计总结 15锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。 参考文献 .16構氽頑黉碩饨荠龈话骛。 论文内容变化后，右键单击目录区域，选择 “更新域” ，再选择“更新整个目录” ，确定。 本科生课程设计（论文） 1 第 1 章 绪论 在工业生产过程中，液位往往是很重要的控制参数，常常需要测量容器中液 体的液位。液位测量的目的主要是通过液位测量来确定容器里的原料、半成品或 产品的数量，以保证生产过程各环节物料平衡以及为进行经济核算提供可靠的依 据

8、。随着各行业的快速发展，液位测量已应用到越来越多的领域，传统的液位测 量手段已经无法满足对其精确性的要求，所以基于 CAN 总线的液位控制，这种智 能化控制方向已经成为一种新的手段被广泛的应用。 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。 主要针对液位数据采集和传输。以单片机为核心，以 CAN 协议总线作为数据 传输手段，数据采集模块将采集到的数据转换输送到单片机内进行处理，再由单 片机通过 CAN 通讯模块将液位信息数据经 CAN 总线传输给中心机房的上位机处理， 形成基于 CAN 总线的液位控制系统。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。 现场总线 CAN 作为一种工业网络通讯技术，以其独特的设计思想、优良的实 时传输性能和

9、极高的可靠性，越来越受到人们的重视。本设计就是开发一种基于 CAN 总线的液位控制。CAN 总线，实现液位检测系统与工业数字化信息平台的信 息共享，具有良好的发展前景。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。 本科生课程设计（论文） 2 第 2 章 课程设计的方案 2.1 概述 随着电子技术、计算机技术和信息技术的发展,工业生产中传统的检测和控 制技术发生了根本性的变化。液位作为化工等许多工业生产中的一个重要参数, 其测量和控制效果直接影响到产品的质量,因此液位控制成为过程控制领域中的 一个重要的研究方向。本课设主要研究的是基于 CAN 总线的液位控制，实现通过 CAN 总线接收控制指令及上传数据、并根据指令进

10、行液位的控制。硬件设计包括 CPU、CAN 总线控制器、CAN 总线收发器及液位采集与驱动电路等。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫 籴。 2.2 系统组成总体结构 通过对现有元器件进行分析和对所掌握知识的了解，本次设计对所有元器件 进行了选择，并对数据采集模块和 CAN 通讯模块进行了硬件设计。主要是针对 微处理器 AT89C51、A/D 转换器 0804、D/A 转换器 0832、CAN 总线控制器 MPC2510 和 CAN 总线收发器 PCA82C250 的硬件选择和设计。系统总体结构框 图如图 2.2。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。 液位变送器 CPUA/DD/A 控制阀门 液体容器 总线控制器 总线收发器

11、 CAN总线 驱动电路 光电隔离 图 2.2 系统总体结构框图 本科生课程设计（论文） 3 第 3 章 系统硬件设计 3.1 最小系统设计 AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理 器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单 片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL 高 密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼 容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微

12、控制器， AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性 高且价廉的方案。为了精确的对系统进行控制，满足控制要求，本设计选用 AT89C51 可满足控制要求，如图 3.1。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。 AT89C51 VCC 40 P2.0(A8) 21 P2.1(A9) 22 P2.2(A10) 23 P2.3(A11) 24 P2.4(A12) 25 P2.5(A13) 26 P2.6(A14) 27 P2.7(A15) 28 PSEN 29 (ALE/PROG) 30 EPVPP 31 (AD7)P0.7 32 (AD6)P0.6 33 (AD5)P0.5 34 (AD4)P0.4

13、 35 (AD3)P0.3 36 (AD2)P0.2 37 (AD1)P0.1 38 (AD0)P0.0 39 P1.0(T2) 1 P1.1(T2) 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5(MOSI) 6 P1.6(MOSO) 7 P1.7(SCK ) 8 RST 9 P3.0(RXD) 10 P3.1(TXD ) 11 P3.2(INT0) 12 P3.3(INT1) 13 P3.4(T0) 14 P3.5(T1) 15 P3.6(WR) 16 P3.7(RD) 17 XLAL 2 18 XLAL 1 19 GND 20 图 3.1 AT89C51 3.2 液位变送器 CY

14、B31 系列隔离式液位变送器采用进口不锈钢隔离膜片的高精度、高稳定性 本科生课程设计（论文） 4 的力敏芯片,经合理精密的结构设计和厚膜技术温度补偿、信号放大、V/I 转换, 对不锈钢壳体进行全密封焊接,使用有通风导管的防水电缆,使传感器背压腔与大 气连通,从而制成工业标准的 420mA 信号输出且性能稳定可靠的全固态产品。 本设计要求液位控制精度为 1%，而 CYB31 的控制精度可达到 0.2%，结合具体情 况本系统选用 CYB31 型液位变送器来进行液位的测量，如图 3.2。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。 图 3.2 液位变送器 3.3 A/D 接口电路设计 来自于液位变送器的信号为模拟信号，必

15、须经过 A/D 转换后才能进入单片机。 A/D 转换就是将连续的模拟电压转换成相对应的数字量，输入的电压与输出的数 字量有严格的对应关系。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。 在本次设计中采集模拟信号是使用的转换器是 ADC0804，如图 3.3，它是典 型的八位逐次逼近型 A/D 转换器。最多可以允许 8 位模拟量的输入，借助三位的 地址锁存器与译码电路，多路模拟开关可以选择此八路模拟量中的一个，所有的 模拟量转换共用一个 A/D 转换器。氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。 本科生课程设计（论文） 5 VCC 20 CLK R 12 DB0 18 DB1 17 DB2 16 DB3 15 DB4 14 DB5 13

16、DB6 12 DB7 11 CS 1 RD 2 WR 3 CLK IN 4 INTR 5 Vin(+) 6 Vin(-) 7 AGND 8 Vref/2 9 GND 10 AD C0804 图 3.3 ADC0804 3.4 D/A 接口电路设计 来自于 CAN 总线上的信号经过单片机变成数字信号。输出的数字信号只有经 过 D/A 转换才能实现模拟量的输出。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。 本次设计采用 DAC0832，DAC0832 是一种常用的 8 位数字/模拟转换芯片。 DAC0832 最具有特色是输入为双缓冲结构，数字信号在进入 D/A 转换前，需经 过两个独立控制的 8 位锁存器传送。其优点是 D/A 转换的同时，DAC 寄存器中 保留现有的数据，而在输入寄存器中可送入新的数据。系统中多个 D/A 转换器 内容可用一公共的选通信号选通输出。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。 IsbDI0 7 DI1 6 DI2 5 DI3 4 DI4 16 DI5 14 DI6 14 msbDI7 13 CS 1