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1、大连海事大学毕 业 论 文基于NMEA2000的罗经复示器设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）
2、的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保
3、留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘 要如今罗经越来越受到各国专家学者的重视，罗经传输的误差引起的航向的偏离，不仅导致船舶航向偏离所引起的燃料的浪费，甚至会引起船舶的相撞，导致重大的生命和财产损失。甚至对海洋的生态和环境都构成了严重的污染以及威胁。本设计就是针对使罗经的数据能快速准确地反映到仪表盘上，为航向的决策提供正
4、确的保障。主要内容包括：基于89C51和X5045的单片机最小系统的设计；基于SJA1000的控制电路的设计；基于CAN总线收发器82C250的电路设计；基于ZLG7290的循环显示电路的设计。根据电气主线设计应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。本设计所用的SJA1000为PHILIP公司生产的控制局域网的高速集成的独立通信控制器， 82C250 是CAN 协议控制器和物理总线的接口这个器件对总线提供不同的发送能力和对CAN控制器提供不同的接收能力。介绍了控制器和收发器及看门狗X5045的特点、使用方法、内部结构、以及开发程序，说明一种应用于船体的罗经通讯的CAN收发电路的设计和开发，探讨应用
5、中需要注意的一些问题。本设计运用国内主流CAN独立控制器PHILIP公司生产的SJA1000和82C250，实用性强，使用范围广，器件容易买到，经济性好，编写的程序稍加改动就可以应用到实际工控中。关键词：CAN总线；控制器；收发器IIIABSTRACTNowadays study on the communication of compass is increasingly attract the attention of national experts and scholars, the departure of course because of the transporting err
6、or of the compass not only leads to the waste of the fuel, but also threaten human life and caused great losses on the property, even do the marine ecology and the environment constitute severe pollution, and threats.The main design elements includes: the design of the smallest single-chip system by
7、 AT89C51 and X5045;the design of the control circuit by SJA1000;the design of the circuit by 82C250,the transceiver of the CAN communication; the design of the display circuit of LED by ZLG7290. According to the main line of electrical design should meet the reliability, flexibility, economy require
8、ments. The design uses SJA1000, the independent controller and 82C250, the port circuit of the CAN Bus and the independent controller. They all the products from the PHILIP corporation.To introduce the characters of the controller, the transceiver and the watch dog, including usage method, inner str
9、ucture, the development procedure. Press on the design of the communication used to the Compass by CAN Bus and some problems would happened in the design.The design is using the popular independent controller and the transceiver made by PHILIP. The development procedure can be transplanted to the pr
10、actical function just be modified a little.Keywords: CAN BUS, Controller, TransceiverVI目 录第1章 绪论11.1 课题研究的背景及意义11.2 本章小结2第2章 总体方案32.1 CAN协议解析32.2 CAN主要技术特点32.3 总体设计32.4 本章小结5第3章 单片机最小系统部分63.1最小系统介绍63.2 X5045元件介绍63.3电路设计73.4 本章小结9第4章 显示部分104.1 ZLG7290104.2显示电路104.3 本章小结12第5章 控制电路部分135.1 SJA1000135.2控
11、制电路设计135.3 本章小结14第6章 收发部分156.1 82C250156.2 收发电路设计166.3 本章小结17第7章 详细设计187.1 各部分原理187.2 本章小结19第8章 CAN实现程序208.1 显示部分检测208.2通讯自检测208.3 本章小结23总结24参 考 文 献25致 谢26附录11附录213附录315基于NMEA2000的罗经复示器设计基于NMEA2000的罗经复示器设计第1章 绪论经济的迅速发展，科学技术的不断进步促使社会中各行各业都在不断地发展壮大，特别是各种高、新、尖、精的技术应用，而所有的一切都离不开控制系统1。如何能够使控制系统趋向小型化、功能多样
12、化、支持GM10，成为了实际应用中的重要课题。CAN通信就是在这样的背景下应运而生。尤其是20世纪60年代末，随着现代工业生产自动化水平的日益提高及微电子技术的飞速发展，对工业控制器的要求也越来越高。CANControl (Controller) Area Network是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，最初由德国Bosch公司80年代用于汽车内部测试和控制仪器之间的数据通信。目前CAN总线规范已被国际标准化组织ISO制订为国际标准ISO11898，并得到了Motorola，Intel，Philips等大半导体器件生产厂家的支持，迅速推出各种集成有CAN协议的产品2。目前CAN
13、总线主要用于汽车自动化领域，如发动机自动点火、注油、复杂的加速刹车控制（ASC）、抗锁定刹车系统（ABS）和抗滑系统等。BENZ、BMW等著名汽车上已经采用CAN来满足上述功能。在工业过程控制领域，CAN也得到了广泛的应用。NMEA2000是国家航海电子联合会（NMEA）在J1939基础上提出的航海应用中控制单元间进行数据交换的通讯协议3。带NMEA2000选项的CANoe可以应用在从设计到实现的整个开发过程中。在设计阶段创建的模型可以在以其他形式不断的重复利用。例如，可以利用模型校验实现，随后在最终测试阶段作为功能测试。用户不需要熟悉NMEA2000协议，只需集中注意力在创建仿真模型的实现或
14、者数据分析。它可以显著的提高开发进程的质量，提高数据分析的效率。由于海上的环境复杂，对仪器的要求较高，且船上的空间宝贵，因此虽然CAN通信已经应用于陆上的很多设备中，技术已经较为成熟，但仍然未应用于船舶通信中。现在船舶控制仍然采用DCS系统。因此，FCS系统能应用于船舶控制已经在业界达成了广泛的共识。1.1 课题研究的背景及意义此设计题目是针对船舶的罗经的模拟通信进行CAN协议的转换，实现CAN通信。在设计伊始，为了更加明晰船舶罗经的工作原理，我用了一周的时间专程去了锦州航星集团，在有关技术人员的指导下，对船用控制仪器仪表有了一个大致的了解，对船舶控制所涉及到的原理有了概念式的认识，对船舶罗经
15、的工作原理有了比较深入的掌握，并把所设计的有关内容做了整体的记录，参观过程中通过技术人员的指导和结合自身的实际情况，对本次设计按照如下步骤进行：首先：依照AT89C51的特点，添加看门狗元件X5045，构成单片机最小系统，实现上电复位控制、电源电压监控、看门狗定时器的功能。其次：进行SJA1000控制器和82C250收发器的整体设计，实现上位机与现场微处理器之间的数据通信。再次：选择显示电路的芯片元件。由于ZLG7290能够承担显示部分的动态显示程序，减轻了单片机工作的负担，且使用简单，电路可靠，因此本次设计使用ZLG7290构成的矩阵键盘和四数码管集成的7SEG-MPX4-CC元件构成显示电路。以上是理论知识的体现而更重要的是在设计中培养自己运用所学的知识解决实际问题的能力和创新精神，增强工程观，在设计过程
