基于CAN总线的联合收割机测控系统集成技术的研究

摘要

联合收割机是现代主要农业机械之一,已广泛地应用于我国农业生产中。传统的联合收割机在使用中大多靠操作者的感官和经验观察机器的工作情况,机手的工作强度高,对机手的技术要求也比较高,存在可靠性差、自动化程度低等问题。少数联合收割机上安装了监控及自动报警装置,使操作者能随时掌握某些工作部件的运行情况,及时调整机器的工作条件和参数。但是,这些监控装置中各参数之间相互独立,各个子系统之间没有联系,影响了子系统功能的发挥,导致整机性能下降。为解决这些问题,就需要采用集成技术实现各子系统之间的信息共享,提高整机性能。
　　 本文是针对课题组开发的切纵流联合收割机前进速度智能控制器、联合收割机损失量实时检测模块、联合收割机电气系统开机自检模块、联合收割机液压系统故障监测模块以及联合收割机作业流程故障诊断模块5个相互独立的测控模块通过CAN总线进行集成技术的研究。以CAN总线为纽带将各个子系统进行集成,所组成的网络能够实现信息共享,因信息无法共享而造成的整机性能的下降可以得到有效地改善。通过选择合适的上位机系统,利用CAN总线技术在上位机上显示各个模块的工作状态并实时显示相关参数,使操作者能够更好的掌握机组的工作状态和调整工作参数,降低机组的故障率。
　　 本文分析比较几种常用的现场总线各自的优缺点,并根据联合收割机的特点和工作环境,选取了CAN总线作为切纵流联合收割机测控集成系统的通信总线；以ARM作为切纵流联合收割机上位机监控系统的微处理器,以现有的切纵流联合收割机前进速度智能控制器、联合收割机电气系统开机自检模块等测控模块作为下位机,完成了切纵流联合收割机测控集成系统硬件部分的搭建。其中,下位机通信模块由CAN控制器SJA1000、CAN收发器PCA82C250等组成；根据CAN总线通信协议iCAN协议,为切纵流联合收割机测控集成系统制定了系统的通信协议。上位机采用EVC(Embedded Visual C++)作为开发工具,运用模块化编程方法,编写了运行于Windows CE嵌入式平台下的人机界面应用程序。采用Keil C51编写了下位机CAN通信程序；在分别测试上位机及下位机能够正确通信后,将上下位机连接在一起构成切纵流联合收割机测控集成系统进行整体的室内通信模拟试验以及联合收割机上测控集成系统的模拟试验,试验结果表明,本文所设计的切纵流联合收割机测控集成系统能够可靠、稳定的工作,达到预期目的。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题的来源及意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.2.3 发展趋势

1.3 本课题研究的主要内容及预期效果

1.3.1 课题研究的主要内容

1.3.2 预期效果

第二章 现场总线技术及CAN总线简介

2.1 现场总线技术的特点和优点

2.1.1 现场总线技术的特点

2.1.2 现场总线的优点

2.2 几种典型的现场总线

2.3 CAN总线的特点

2.4 CAN总线在联合收割机测控集成系统中的可行性分析

2.5 本章小结

第三章 集成系统的硬件设计

3.1 上位机监控系统

3.2 各下位机测控模块简介

3.3 CAN控制器

3.3.1 SJA1000简介

3.3.2 SJA1000的特点

3.4 CAN收发器PCAL82C250

3.5 下位机CAN通讯模块的硬件电路

3.6 本章小结

第四章 系统的软件设计

4.1 系统上位机的软件设计

4.1.1 软件开发平台及环境

4.1.2 系统软件的总体概述

4.2 系统通信协议的制定

4.2.1 CAN总线协议

4.2.2 协议报文格式

4.2.3 协议报文标识符定义

4.2.4 协议报文处理流程

4.3 CAN节点通讯程序设计

4.3.1 SJA1000的初始化子程序

4.3.2 SJA1000的接收和发送子程序

4.4 本章小结

第五章 试验与调试

5.1 系统试验的硬件连接

5.2 室内通信模拟试验

5.3 联合收割机上测控集成系统的模拟试验

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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