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1、本科生毕业论文（设计）题 目: 基于CAN总线的分布式电机控制系统 姓 名: 李成全 学 院: 理学院 专 业: 电子科学与技术 班 级: 2008级二班 学 号: 1886080210 指导教师: 郭明磊 职称: 助教 2012年 4 月23 日安徽科技学院教务处制附件1：安徽科技学院本科生毕业论文（设计）选题申请表 基本情况课题名称基于CAN总线的分布式电机控制系统教师姓名郭明磊职称助教课题来源A.科研 B.生产 C.教学 D.其它课题类型A.论文 B.设计选题理由可行性：CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线。CAN
2、已经在汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛的应用。本系统通过CAN总线完成对分布式电机的控制。控制每个电机的启动、停止、加速、减速。实现点对点、点对多点的控制。对于构建新型实时快速响应分布式工业控制网络提供了一个较好的解决方案。CAN具有十分优越的特点，是人们乐于选择。这些特性包括：1、 成本低；2、 极高的总线利用率；3、 很远的数据传输距离（长达10Km）；4、 高速的数据传输速率（高达1Mbit/s）；5、 可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文；6、 可靠的错误处理和检错机制；7、 发送的信息遭到破坏后，可自发重发；8、 节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；
3、9、 报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。CAN总线接口硬件部分主要由微控制器、CAN控制器和CAN收发器构成。CAN控制器和总线驱动器用的分别是Phlips公司的SJA1000、PCA82C250来构成典型的CAN通讯节点。总线上的节点可通过设置分为不同的优先级。总线的任一节点在任一时刻都主动向网络上其他节点发送数据而不分主从，通过优先级确定总线为哪一作用，通信灵活。重要性：多台异步电机协调控制在工业生产中占有重要地位。目前实现方法主要有无速度传感型和有速度传感型两类变频控制方式。无速度传感型实现价格低，但精度较差。带速度反馈型精度高，但设置复杂且价格高。基于S
4、JA1000控制器(带霍尔传感器)组控制系统采用CAN总线网络结构，现场控制单元集中现场总线、调节器的功能优势，控制功能强大且具有极高的可靠性，实现了生产线各段运行线速度误差小，在加、减速过程中，能动态同步的控制目标。本方案对于化工生产线控制系统的设计及研究都具有较高的参考价值。 签字：李成全2011年 12 月 9日指导教师意见 本课题是利用CAN总线的基础知识进行分布式电机的设计，有一定的可行性，同时对程序也有一定的要求，对学生的各方面能力是一个锻炼。同意选题。签字：2011年12 月16 日审题意见教学院（部）签章: 年 月 日安徽科技学院本科生毕业论文（设计）开题报告书题目基于CAN总
5、线的分布式电机控制系统学生姓名李成全指导教师郭明磊职称助教研究目的意义及国内外研究状况和应用前景（附参考文献）：研究目的意义：本系统通过CAN总线完成对分布式电机的控制。控制每个电机的启动、停止、加速、减速。实现点对点、点对多点的控制。对于构建新型实时快速响应分布式工业控制网络提供了一个较好的解决方案。 多台异步电机协调控制在工业生产中占有重要地位。目前实现方法主要有无速度传感型和有速度传感型两类变频控制方式。无速度传感型实现价格低，但精度较差。带速度反馈型精度高，但设置复杂且价格高。基于SJA1000控制器(带霍尔传感器)组控制系统采用CAN总线网络结构，现场控制单元集中现场总线、调节器的功
6、能优势，控制功能强大且具有极高的可靠性，实现了生产线各段运行线速度误差小，在加、减速过程中，能动态同步的控制目标。本方案对于化工生产线控制系统的设计及研究都具有较高的参考价值。国内外研究状况：在国内外的研究设计中，CAN总线因具有突出的可靠性、实时性、灵活性等优点而被广泛应用。CAN(Controller Area Network)总线是一种新型的现场总线，由于突出的性能、可靠性、实时性和灵活性，其应用范围已扩大到航空航天、工业控制、传感器等多种领域。通过报文滤波技术，CAN总线无需专门的调度，可实现点对点、单对多及全局广播等多种方式的数据传输，减少了系统软件运行时的负担，它是一种有效支持分布
7、式控制或实时控制的串行通信网络。其总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准。应用前景：现场总线控制系统是发展成熟的全分布式控制系统，适应了控制系统向智能化、网络化、分散化发展的趋势，具有强大的生命力。现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现在总线控制系统采用双绞线、多回路的全数字化信息传输不仅提高了整个系统的可靠性和抗干扰能力，同时也大大节省了整个系统的投资、安装及后期的维护费用；现场设备的智能化及可互连和互操作性，有助于现场总线控制系统进一步向分散化、智能化、网络化方向发展。CAN(控制器局域网)属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制和实
8、 时控制的串行通信网络。CAN总线具有成本低、速度快、实时性和可靠性高的特 点，成为在世界范围内得到广泛使用的现场总线国标标准之一。由于其卓越的性 能，CAN总线的应用范围已不再局限于汽车工业，被广泛应用到自动控制、楼宇 自动化、医学设备等各个领域。参考文献：1 饶运涛，皱继军，郑勇芸，现场总线CAN原理与应用技术M，北京：北京航空航天大学出版社，20042 邵贝贝，Motorola DSP型 16位单片机原理与实践M，北京:北京航空航天大学出版社，20033 邬宽明，CAN总线原理和应用系统设计M，北京：北京航空航天大学出版社，19964 夏德海，现场总线技术M，中国电力出版社，20035
9、CAN总线测控技术及其应用M，电子工业出版社，2007主要内容、研究方法和思路：主要内容：CAN的结构：1、CAN总线接口硬件部分主要由微控制器、CAN控制器和CAN收发器构成。 2、CAN控制器和总线驱动器用的分别是Philips公司的SJA1000、PCA82C250来构成典型的CAN通讯节点。 3、总线上的节点可通过设置分为不同的优先级。总线的任一节点在任一时刻都主动向网络上其他节点发送数据而不分主从，通过优先级确定总线为哪一作用，通信灵活。 CAN的特性：1、低成本；2、极高的总线利用率；3、很远的数据传输距离(长达10Km)；4、高速的数据传输速率（高达1Mbit/s）；5、可根据报
10、文的ID决定接收或屏蔽该报文；6、可靠的错误处理和检错机制；7、发送的信息遭到破坏后，可自动重发；8、节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；9、报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。CAN节点的初始化：总线通讯的成功与否重点是SJA1000的初始化设置,初始化程序通过将CAN控制器的寄存器写入控制字，确定CAN的工作方式。用AT80C的P3.4作为片选信号与SJA1000的CS引脚相连,SJA1000的片内寄存器和AT80C单片机寄存器是重叠编址的,因此SJA1000寄存器寻址时要定义成片外RAM寻址。直流电机模块分析：分压式电压经过电压跟随器。产生信号给下
11、级输入，通过积分电路输出三角波作为基准信号。由IIC（内部集成）通过PCF8591的D/A转换输出模拟信号，经加法器 反馈等系列 运算输出波形，作为控制信号输入给比较器LM324，输出的高低电平控制光耦。产生PWM（电压阶梯脉冲），从而驱动24V直流电机工作。对于直流电机的控速，通常改变电压可以得到，这里通过PWM脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。 LP521(光电耦合器)使之前端与负载完全隔离，目的为电气隔离，增加安全性。因为单片机弱电不能直接驱动电机这样的强电，所以需要用功率开关器件（如MOSFET等）来驱动电机。基本思路就是通过弱电控制强电。组装与调试研究
12、方法和思路 1准备工作 明确论文主旨，深刻了解主要的内容和要求。 查阅与CAN总线相关的书籍，了解CAN总线的分布式电机的工作原理。 根据控制要求初步确定所使用的元器件。 复习单片机的相关知识，查阅与所需硬件相关的电路设计。2. 实施步骤 明确控制要求，绘制电路连接图。 参考文献，检查电路图的正确性。 CAN总线的分布式电机模型。 分析操作流程，绘制程序流程图。 编写程序代码。 运用电脑软件初步对程序进行调试。并完善功能，达到设计要求总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）：1、2011年12月前，完成论文的选题和选题报告的填写。2、2011年12月至2012年1月，查阅相关资料，对所选
13、课题有一定的了解并完成开题报告。3、2012年1月至2012年3月，查看论文相关文献资料，并着手写论文。4、2012年3月至2012年5月，完成论文初稿。5、2012年5月初，完成论文。指导教师意见（研究的意义、创新点、前期基础工作、存在的难点和困难、建议等）： CAN总线实现的分布式电机较DSP的分布式电机有同步工作误差小，可靠性高等优势，可以令各个电机按要求转动而不相互影响。前期基础工作完成较好，查阅了较多资料。此设计难点在于程序的编写，建议应认真复习程序设计知识。同意开题。指导教师签名： 2012年3月9日学院领导组意见：签名： 年月日附件3：安徽科技学院本科生毕业论文（设计）指导过程记录表题目基于CAN总线的分布式电机控制系统学生姓名李成全指导教师郭明磊指导内容记录一根据本人的兴趣，结合大学四年所学知识，指导选题和相关参考文献的检索。时间：2012年12月1日指导内容记录二查看所查阅的相关资料，指导完成开题报告，根据设计要求，帮助制定计划，指导相关研究方法和思路。时间：2012年2月17日指导内容记录三指导电路的相关设计，帮助进行程序的编写，指导实物图的设计，同时指导
