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1、基于基于J1939协议的柴油机测控系统设计协议的柴油机测控系统设计基于基于J1939协议的柴油机测控系统设计协议的柴油机测控系统设计n需求设计需求设计n总体方案设计总体方案设计n硬件设计硬件设计n软件设计软件设计n测试方案测试方案需求设计需求设计1、柴油机测控系统的可行性、柴油机测控系统的可行性n现代大部分柴油机系统的内部控制系统（特别是柴油喷射系统、油压控制系统等）已经实现了电子化，即加入了ECU（Electronic Control Unit）的控制单元，同时也为外部测控系统提供了控制接口，这为柴油机的测控系统的实现提供了良好的平台。需求设计需求设计(续续)柴油机测控系统的可行性柴油机测控
2、系统的可行性需求设计需求设计2、用户需求分析、用户需求分析 n柴油机测控系统主要拟用于两种设备中，一种是压裂设备，另一种是混浆设备，以下以压裂设备为例,用户需求主要有以下几个方面。需求设计需求设计(续续)用户需求分析用户需求分析n用户需求主要有以下几个方面。n利用柴油机提供的J1939接口，完成对柴油机起、停及转速的控制，并获取柴油机的工作时的各项参数（转速、油压、水温、油温、工作电压、工作时间等）。n在压裂设备中，还需检测大泵压力、流量、传动箱数据（油温、油压）等项数据，另外要提供超压保护报警等功能。由于压裂设备是工作在高压状态下，因此要求实现远程控制（控制部分距离设备50200M）。n另外
3、用户要求为第三方（施工监理方）提供远程监测设备及软件。需求设计需求设计(续续)用户需求分析用户需求分析 二、总体方案设计二、总体方案设计1、柴油机柴油机J1939协议协议 nJ1939协议是卡车与公共汽车电气电子委员会控制与通信网络分委会开发的，由汽车工程师协会推荐的标准。其实质是CAN总线扩展格式的一种。nCAN总线的电平表示及电气连接总线的电平表示及电气连接 位电平表示采用差分电压来表示隐性位及显性位二、总体方案设计二、总体方案设计(续续)柴油机柴油机J1939协议协议n电气连接：nCAN收发器其实质是信号输出时发生一个差分电压，在输入时将差分电压信号转化为0/1信号。nCAN通讯控制器是
4、对信号进行检测并进行信号控制。 ISO11898建议的电气连接输入输入输出输出二、总体方案设计二、总体方案设计(续续)柴油机柴油机J1939协议协议n位定时与位同步位定时与位同步n一个位（无论是显性位还是隐性位），都是由下图所示的结构构成n为了补偿总线上每个节点振荡器频率之间的相移，每个CAN控制器必须能与输入信号的相关信号边沿同步。当检测到一个传输数据边沿时，逻辑电路会将边沿的时间位置与同步时间进行比较，然后这个电路会对相位缓冲时间段1和相位缓冲时间段2的进行必要调整。采样点的采样可以为多重采样。二、总体方案设计二、总体方案设计(续续)柴油机柴油机J1939协议协议nJ1939协议协议nJ1
5、939协议实质是将CAN扩展帧格式中未明确定义的11位ID，18位扩展ID进行了明确定义，紧随ID的是8个字节的数据。二、总体方案设计二、总体方案设计(续续)柴油机柴油机J1939协议协议n例如柴油机转速定义的PDU代码为61444(1111000000000100 ),并规定数据在第四第五个字节处，并且一位是0.125RPM。n实验中从柴油机取得的数据为FFFFFFF3 15FFFFFF67 88 04 00n67880400是包含ID位的四个字节的寄存器内容，F315为数据位。n采样转速（15F3）0.125702实际转速为70018位位ID000000010000000001000000
6、0000优先级优先级11位位IDRTRIDEJ19390011110001单片机寄存器中数据单片机寄存器中数据0110011110001二、总体方案设计二、总体方案设计2、结构及组成结构及组成 n本系统由两大部分组成，一部分是检测执行系统，另一部分是控制系统。二、总体方案设计二、总体方案设计(续续)结构及组成结构及组成二、总体方案设计二、总体方案设计3、单片机选型单片机选型 n由于PIC单片机的性能优良及应用广泛的特点，单片机的选型为PIC18F458它有以下特点：n嵌入CAN总线控制器n嵌入AD转换器n嵌入PWM发生器n嵌入I2C总线n嵌入SPI总线n哈佛总线结构,指令执行速度快n支持C语言
7、编程三、硬件设计三、硬件设计 n主要的硬件电路有几大部分，另外由于工业生产环境较为恶劣，为防止外界的干扰，所有与外设通讯的部分都采用了隔离技术。（三种隔离器件的应用）n对检测执行系统来说有CAN总线模块、AD转换模块、IO输入模块、IO输出模块、DA转换模块、RS232/RS485通讯模块、PWM模块、计数脉冲模块等三、硬件设计三、硬件设计n硬件设计中的抗干扰及信号隔离硬件设计中的抗干扰及信号隔离 硬件设计中应用的抗干扰技术主要有硬件设计中应用的抗干扰技术主要有 信号隔离主要采用互感器、光电隔离器件等形式信号隔离主要采用互感器、光电隔离器件等形式n信号隔离的类型及光电隔离器件选择信号隔离的类型
8、及光电隔离器件选择 A、数字量的隔离 数字量的输入、输出隔离要考虑的主要问题是光隔的开关时间是否能满足开 关量频率的要求，信号是否有驱动光隔中发光二极管的能力 以计数脉冲模块及J1939模块设计为例 三、硬件设计三、硬件设计n1、计数脉冲、计数脉冲模块模块 三、硬件设计三、硬件设计（续）（续）计数脉冲模块计数脉冲模块三、硬件设计三、硬件设计（续）（续）计数脉冲模块计数脉冲模块三、硬件设计三、硬件设计n2、J1939总线模块总线模块三、硬件设计三、硬件设计（续）（续） J1939 J1939总线模块总线模块三、硬件设计三、硬件设计 B、模拟量的隔离 模拟量输入隔离要考虑的主要问题是输入量与输出量
9、是否具有线性关系及转换 时间频率是否满足设计要求。 以AD转换模块为例3、AD转换模块转换模块 三、硬件设计三、硬件设计（续）（续） AD AD转换模块转换模块三、硬件设计三、硬件设计n4 4、DADA转换模块（利用转换模块（利用PWMPWM进行进行DADA转换）转换）三、硬件设计三、硬件设计（续）（续） DA DA转换模块转换模块四、软件设计四、软件设计n模块化n可靠性（在每个可能产生死循环的地方都加入出错处理程序），通讯协议中加入了校验码。n注解详细规范五、测试方案五、测试方案n各模块的分步实验方案。n整个作业过程的实验方案。n每次实验的异常情况处理方案。n将整套系统送相关部门进行性能鉴定
10、。1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。5月-225月-22Tuesday, May 17, 20222、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。00:52:2500:52:2500:525/17/2022 12:52:25 AM3、越是没有本领的就越加自命不凡。5月-2200:52:2500:52May-2217-May-224、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。00:52:2500:52:2500:52Tuesday, May 17, 20225、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。5月-225月-2200:52:2500:52:25May 17, 20226、意志坚强的人能把世
11、界放在手中像泥块一样任意揉捏。17 五月 202212:52:25 上午00:52:255月-227、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。五月 2212:52 上午5月-2200:52May 17, 20228、业余生活要有意义，不要越轨。2022/5/17 0:52:2500:52:2517 May 20229、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。12:52:25 上午12:52 上午00:52:255月-2210、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。5/17/2022 12:52:25 AM00:52:2517-5月-2211、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。5/17/2022 12
12、:52 AM5/17/2022 12:52 AM5月-225月-2212、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。17-May-2217 May 20225月-2213、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Tuesday, May 17, 202217-May-225月-2214、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。5月-2200:52:2517 May 202200:52谢谢大家谢谢大家1、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路2022/5/17 0:52:2600:522、成功源于不懈的努力，人生最大的敌人是自己怯懦。00:52:2600
13、:52:2600:525/17/2022 12:52:26 AM3、每天只看目标，别老想障碍Tuesday, May 17, 2022。5月-2200:52:2600:52Monday, July 19, 202117-May-224、宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子12:52:26 上午。00:52:2600:52:2600:52Tuesday, May 17, 20225、积极向上的心态，是成功者的最基本要素00:52:26。5月-225月-2200:52:2600:52:26May 17, 20226、生活总会给你另一个机会，5月-2212:52:26 AM12:52:26 上午00:52:265月-227、人生就像骑单车，想保持平衡就得往前走21:19:485月-2200:52May 17, 20228、业余生活要有意义，不要越轨。2022/5/17 0:52:2600:52:2617 May 20229、我们必须在失败中寻找胜利Tuesday, May 17, 20225月-2210、一个人的梦想也许不值钱，但一个人的努力很值钱。5/17/2022 12:52:26 AM00:52:2617-5月-2211、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由信心跨出第一步。5/17/2022 12:52 AM5/17/2022 12:52 AM5月-225月-22谢谢大家谢谢大家
