基于CAN总线的LNG气瓶监测系统的研究与实现

摘要

本文主要概述了基于CAN总线协议的LNG低温气瓶监测系统的研究与实现过程。系统设备的实现是以MICROCHIP公司生产的PIC18F45K80单片机为主控芯片，通过协同使用精密传感器，实现了对 LNG低温气瓶液位、液压、发动机压力的实时采集监控，采用CAN协议及SAE J1939标准完成数据的通信。本文详细研究了CAN总线协议，阐述了LNG低温气瓶监测系统的需求分析，对系统的硬件电路设计、数据的采集及传输也给出了充分说明。首先对LNG气瓶监测系统的研究背景和发展状况进行了分析，通过研究现有系统的不足提出了本系统的改进之处，然后系统的研究了目前汽车行业广泛使用的CAN总线。针对硬件电路的实现，给出了芯片选型、电路接口设计的分析，详细介绍了系统各个模块的软件实现流程，最后通过模拟测试，完成了软硬件的性能测试，对整个系统的稳定性和可用性加以了认证。
　　本系统的实现是通过PIC18F45K80这款芯片进行的，它提供了非常丰富的外设功能。系统功能主要包括了监控数据的采集，传输以及校准。针对气瓶液位的测量，系统使用了芯片提供的CCP模块的捕捉功能，采用电容式传感器测量法得以实现。气瓶液压以及发动机压力的测量则使用了芯片提供的A/D转换模块，加之外接的高精度压力传感器完成。在数据传输方面，根据数据状态系统分为了三种情况。无误数据以正常格式帧发送，出错数据以 DM1格式帧发送，这两种形式都属于主动发送。另外还有一种被请求的数据DM2，这是系统整个使用周期内的错误统计信息，根据它能够很方便对系统进行维修。数据的通信采用 CAN协议以及SAE J1939标准，根据标准手册制定了详细的通信帧格式和在传输过程中的交互流程。在系统测试部分，通过模拟多种使用情况，对采集数据进行了精度测试，通过一些辅助软件观察数据通信情况，验证了系统的可靠性。随着现在以LNG为燃料的汽车的使用越来越广泛，相应的高性能配套设备的研究与实现也势在必行。本系统的完成能较好的解决了目前市场上同类设备系统误差大、效率低、使用不方便等突出特点。该系统在目前已经进入测试阶段，相信未来定会取得较好的经济效益和社会效益。

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第一章 绪论

1.1 LNG车载气瓶发展状况

1.2 LNG车载气瓶配套监测设备的不足

1.3本文研究的选题和研究意义

第二章 现场总线CAN的原理研究

2.1 CAN总线简介

2.2 CAN总线的特点

2.3 CAN总线的技术规范及结构

2.4 CAN总线报文的传输原理及其帧结构

2.5SAE J1939协议简介

2.6本章小结

第三章 系统硬件设计原理及方案

3.1芯片选型

3.2系统功能的设计方案

3.3系统硬件电路设计

3.4本章小结

第四章 系统软件的设计与实现

4.1采集MCU软件实现

4.2接收MCU软件实现

4.3本章小结

第五章 仿真测试

5.1软件仿真

5.2模块测试

5.3系统测试

5.4本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献