基于现场总线的微机监测信号发生系统的研究

摘要

基于现场总线的微机监测信号发生系统是为学习和研究微机监测而开发的，本文是基于对微机监测系统总线通信相关技术和微机监测信号特点的研究而展开的，主要对微机监测信号软件发生系统、微机监测信号硬件发生系统进行研究和设计。
　　本文通过详细研究微机监测系统中的各现场总线(CAN总线、RS-485总线)的通信协议，及其在微机监测系统中的应用，开发并设计出能被采集机和站机采集识别的模拟信号发生系统。并就系统的可靠性、稳定性进行分析。
　　本文在STM32嵌入式处理器为核心的硬件平台和可移植、可固化、可裁减和稳定性可靠性高的μ C/OS.Ⅱ嵌入式操作系统上设计了微机监测信号硬件发生系统，最大限度提高嵌入式系统的可靠性，同时也提高了软件的开发效率，缩短了开发周期。
　　微机监测信号发生系统分为软件模拟和硬件模拟两种方式。软件实现是基于C＃并结合SQL数据库的上位机软件信号发生系统，该上位机一方面能产生CAN/RS-485数据包，与站机/微机监测机柜中的通信CPU板相连，另一方面能控制硬件部分信号的发生。硬件实现是一个基于广州周立功公司的STM32芯片的嵌入式系统。系统采用了移植、可固化、可裁减和稳定性可靠性高的μ C/OS系统，最大限度提高嵌入式系统的可靠性，同时也提高了软件的开发效率，缩短了开发周期。硬件实现分为自动和受控两种模式。系统通过研究微机监测系统中的CAN与RS-485总线的通信协议及它们与其他部分的协同工作情况，结合嵌入式系统产生监测模拟信号以及已有的微机监测机柜和监测站机，对加强微机监测的学习、数据分析和研究等起到很大的作用。

目录

声明

致谢

摘要

1、绪论

1．1 微机监测系统简介

1．2 微机监测系统发展现状

1．2．1 国外发展现状

1．2．2 国内发展现状

1．3 微机监测系统结构

1．4 微机监测信号

1．4．1 开关量

1．4．2 模拟量

1．5 微机监测现场总线的使用

1．6 研究意义

1．7 本次毕业设计的主要内容

2、微机监测信号发生系统分析与设计

2．1 微机监测信号模拟系统结构分析

2．2 CAN总线

2．3 Modbus协议及RS485总线

2．3．1 ModBus协议

2．3．2 RS-485总线

3、微机监测现场总线的通信协议

3．1 CAN帧结构

3．2 采集机状态编码

3．3 采集机属性编码

4、微机监测信号发生系统的硬件设计

4．1 嵌入式系统

4．2 硬件系统框架设计

4．3 电路设计

4．3．1 核心芯片的选择

4．3．2 供电电源模块

4．3．3 时钟源电路

4．3．4 JTAG仿真调试接口模块

4．3．5 显示及触摸模块

4．3．6 CAN接口模块

4．3．7 RS-232接口模块

4．3．8 RS-485接口模块

4．3．9 真实信号发生及调整模块

4．4 系统整体电路和PCB图

5、微机监测信号发生系统的软件设计

5．1 软件系统框架设计

5．2 上位机软件设计与实现

5．2．1 站场信息初始化

5．2．2 联锁表初始化

5．2．3 通信信息设置

5．2．4 数据库初始化

5．2．5 上位机软件的实现

5．3 嵌入式系统各个模块软件设计

5．3．1 μC／OS-Ⅱ操作系统的移植

5．3．2 嵌入式系统整体结构设计

5．3．3 LCD显示设计

5．3．4 串口信息接收

5．3．5 CAN模拟信号发送

5．3．6 RS-485模拟信号发送

5．3．7 真实信号的发送

5．4 系统可靠性的设计与分析

5．4．1 多模式设计

5．4．2 CAN总线可靠性设计

5．4．3 Modbus协议及总线可靠性分析

6、系统性能分析及测试

6．1 CAN总线实时性分析

6．2 Modbus协议及总线实时性分析

6．3 系统性能测试

6．3．1 微机监测软件信号发生系统测试

6．3．2 微机监测硬件信号发生系统测试

7 结束语

参考文献

作者简历

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