船用柴油机监测报警系统的模块化设计

摘要

船舶柴油机是船舶运行的核心。由于传统的监测报警系统通用性差，且各组件几乎为一个整体，发生故障往往需要更换整个系统，可维护性差，且开发周期长。因此为了解决船舶柴油机监测系统通用性不好，系列化程度低，以及维修性差的情况下，本课题引入了模块化的设计方法，通过对系统按照功能模块进行软件和硬件的划分，根据不同的监测要求，选用不同的模块，通过各模块的组合，能够迅速设计出一款满足不同需求的监测系统，模块同时每个模块也可以根据特殊要求去进行定制，每个模块都设计有标准接口，并可根据任务要求增加其他类型扩展接口模块，从而减少了设计周期。本课题主要作了如下工作:
　　首先，分析总结了柴油机监测报警技术的发展历程与技术现状，对模块化的设计方法进行系统的理论研究，为监测报警系统的模块化设计打下理论基础。
　　然后，提出本课题监测报警系统软硬件设计总体方案。硬件上:通过分析监测参数的需求，将这些需要监测的参数分析归类，按照模块化设计方法，提出了硬件所需的模块。软件上:对软件进行分层分模块设计。并进行报警系统的具体设计:根据模块的划分与功能，设计了各硬件模块的原理图，并对设计的电路图进行了一系列的仿真分析来验证电路是否达到设计要求。软件设计:依据每个模块要实现的功能，以及软件的层次，对软件进行分层分模块设计。给出了相应的软件实现原理流程图，以及人机交互界面。
　　最后，制作的硬件电路板进行模块化与集成调试，验证监控系统硬件电路的可行性和可靠性，是否达到预期的设计效果，能否完成监控系统的基本功能。从而为系统软件提供一个良好的运行平台。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 船舶监测报警技术发展

1．3 监测报警系统的种类及功能

1．3．1 监测报警系统的种类

1．3．2 监测报警系统的基本功能

1．4 课题研究的内容

第2章 监测报警系统的总体设计

2．1 模块及模块化设计概述

2．1．1 模块与模块化的概念

2．1．2 模块化设计的原理与特点

2．1．3 模块化设计的优势与意义

2．2 系统的软硬件设计总体方案

2．2．1 系统硬件设计总体方案

2．2．2 系统软件设计总体方案

2．3 本章小结

第3章 监测报警系统的硬件设计

3．1 Cadence电路设计工具概述

3．2 硬件模块的具体设计

3．2．1 单片机选型及最小系统模块设计

3．2．2 CAN总线概述与通信模块设计

3．2．3 主要模块电路设计

3．3 硬件电路的仿真

3．4 PCB电路板设计

3．5 本章小结

第4章 监测报警系统的软件设计

4．1 数据的采集与处理

4．1．1 模拟量的采集与处理

4．1．2 开关量的采集与处理

4．1．3 转速的采集与处理

4．1．4 报警功能的实现逻辑

4．2 软件修正模拟量采集电路误差的设计

4．3 人机交互面板的实现

4．4 本章小结

第5章 功能验证

5．1 硬件调试

5．1．1 模拟量模块测试

5．1．2 开关量输入模块测试

5．1．3 PWM脉冲输出模块与转速输入模块

5．1．4 其他模块测试

5．2 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文和取得的科研成果

致谢