可扩展式通用数据采集.doc
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可扩展式通用数据采集,摘要在工业、企业生产过程中，数据采集技术是工业设备作业情况的动态监控重要组成部分，也是保证企业正常、安全、经济生产的重要手段。在生产过程中，数据采集系统要根据现场的需求，增加采集节点，以满足对新增的生产参数进行采集的目的。本文在研究了数据采集技术在工业领域的应用以及现场总线的相关技术后，提出了一种基于can总线的数据采...
内容介绍
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摘 要
在工业、企业生产过程中，数据采集技术是工业设备作业情况的动态监控重要组成部分，也是保证企业正常、安全、经济生产的重要手段。在生产过程中，数据采集系统要根据现场的需求，增加采集节点，以满足对新增的生产参数进行采集的目的。
本文在研究了数据采集技术在工业领域的应用以及现场总线的相关技术后，提出了一种基于CAN总线的数据采集系统的解决方案。系统由主节点与若干从节点构成。主节点和从节点之间通过CAN总线进行通信。
本文设计了以AT89S52单片机作为主控芯片的底层数据采集节点。具有模拟量输入输出，开关量输入输出和CAN通信三个主要功能。能对工业现场的通用的1~5v电压信号与开关量进行采集，并能通过输出口控制外部设备。
以LPC2290为核心的MiniARM系列工控板为系统主节点，对从节点进行管理与监控。MiniARM系列工控板集成度高，开发方便，接口功能齐全，运算处理速度快，能满足数据处理实时性的要求。
系统采用CAN总线作为系统通信的现场总线。控制器局域网CAN(Controller Aera Network)属于现场总线的范畴，CAN总线的数据通信具有可靠性、实时性和灵活性的特点，是一种有效支持集散控制系统和实时控制的多主串行总线。CAN作为一种新兴的总线技术，具有高性能、高可靠性的特点。
基于CAN总线的数据采集系统，可以根据现场需要扩展底层智能数据采集节点的数量。CAN总线应用层协议由作者自行定义和编写，使之更加符合本系统的要求和特点。文中实现了在2个底层节点数量的条件下，系统的正常工作。由于实验室条件的限制，底层节点数量有限，所以文中考虑了当系统扩展后，CAN总线通信负载加大，定性的分析了系统的实时性和可靠性，并给出了相对应的解决方案，方便系统的扩展。
最后，对系统设计与论文作了总结并且对系统的应用前景和一些可以改进的地方进行了展望。
关键词 数据采集；CAN总线；单片机；MiniARM；
Abstract
In the production process of industry and enterprise，data acquisition technology is one of the most important parts of the dynamic monitoring of industrial equipments，as well as the important means to ensure the enterprise to run normally，securely and economically.To meet the demand of the field,data acquisition system can increase acquisition node,in order to acquire new parameters of production.
Based on studies of the application in industry of data acquisition system and Fieldbus-related technology，the author designs a CAN-based data acquisition system.The system consists of one master node and several slave nodes.Master and slave nodes communicate through the CAN bus.
Bottom data acquisition node is used AT89S52 as MCU,which is composed of analog quantity input and output,switch quantity input and output,CAN-BUS communication system.The system collects one normal voltage(1~5V) and switch signal and control external equipment by I/O ports.
The master node which uses the series of MiniARM embedcontrol board used LPC2290 as MCU supervise and manage all the slave nodes. MiniARM series industrial control board is highly integrated,easily to develop,completely communications interface，fast processing speed can meet the requirements of real-time data processing.
CAN(Controller Area Network)belongs to the FCS category.The data communication of CAN bus has features of high reliability,real-time and flexibility.The CAN-bus is multi-host serial bus which support the distributed control and real-time control efficiently.CAN,as a new bus technology,has features of good performances and high reliability.
Data acquisition system based on CAN-bus can increase the number of slave nodes to meet the demand of the industry field. The application layer protocol is defined by author in order to tally with the system. The whole system workes stably with four slave nodes.The lab conditions limited the number of the bottom nodes,so the paper is analyzed the system’s real time and reliability performance when the system is expanded,CAN-bus traffic load increased,and gives the corresponding solution for expanding easily.
At last,the author summarizes the system designment and the paper,look forward to the system’s application and some improvements.
Key Words Data acquisition;CAN-BUS;SCM;MiniARM;
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 课题的研究背景和现状 1
1.2 数据采集的发展史 1
1.3 国内外研究现状 3
1.4 本文主要工作及文章结构 4
第2章 系统总体要求及现场总线技术概述 5
2.1 系统总体要求与功能 5
2.2 现场总线技术概述 6
2.2.1 现场总线技术简介 6
2.2.2 流行的几种现场总线 7
2.3 CAN总线简介 7
2.3.1 CAN总线的发展及其特点 8
2.3.2 CAN总线技术规范 9
2.3.3 CAN的应用与前景 12
2.4 本章小结 13
第3章 底层智能数据采集节点的设计 14
3.1 底层智能数据采集节点简介 14
3.1.1 主要技术指标与功能要求 14
3.1.2 底层智能数据采集节点设计方案 14
3.2 系统硬件设计 15
3.2.1 系统电源模块 15
3.2.2 开关量采集与输出模块 15
3.2.3 模拟量采集和输出模块 16
3.2.4 CAN通信模块 20
3.2.5 看门狗电路 23
3.2.6 ISP下载电路 24
3.3 底层智能数据采集节点的软件设计 24
3.3.1 数据采集与处理 25
3.3.2 CAN通信模块软件编程 24
3.4 本章小结 29
第4章 系统主节点的设计 30
4.1 主节点硬件开发平台 30
4.1.1 MiniARM核心板概述 30
4.1.2 MiniARM9080核心板特点 31
4.1.3 MiniARM-N9080核心板硬件结构 31
4.2 M22A系列评..
在工业、企业生产过程中，数据采集技术是工业设备作业情况的动态监控重要组成部分，也是保证企业正常、安全、经济生产的重要手段。在生产过程中，数据采集系统要根据现场的需求，增加采集节点，以满足对新增的生产参数进行采集的目的。
本文在研究了数据采集技术在工业领域的应用以及现场总线的相关技术后，提出了一种基于CAN总线的数据采集系统的解决方案。系统由主节点与若干从节点构成。主节点和从节点之间通过CAN总线进行通信。
本文设计了以AT89S52单片机作为主控芯片的底层数据采集节点。具有模拟量输入输出，开关量输入输出和CAN通信三个主要功能。能对工业现场的通用的1~5v电压信号与开关量进行采集，并能通过输出口控制外部设备。
以LPC2290为核心的MiniARM系列工控板为系统主节点，对从节点进行管理与监控。MiniARM系列工控板集成度高，开发方便，接口功能齐全，运算处理速度快，能满足数据处理实时性的要求。
系统采用CAN总线作为系统通信的现场总线。控制器局域网CAN(Controller Aera Network)属于现场总线的范畴，CAN总线的数据通信具有可靠性、实时性和灵活性的特点，是一种有效支持集散控制系统和实时控制的多主串行总线。CAN作为一种新兴的总线技术，具有高性能、高可靠性的特点。
基于CAN总线的数据采集系统，可以根据现场需要扩展底层智能数据采集节点的数量。CAN总线应用层协议由作者自行定义和编写，使之更加符合本系统的要求和特点。文中实现了在2个底层节点数量的条件下，系统的正常工作。由于实验室条件的限制，底层节点数量有限，所以文中考虑了当系统扩展后，CAN总线通信负载加大，定性的分析了系统的实时性和可靠性，并给出了相对应的解决方案，方便系统的扩展。
最后，对系统设计与论文作了总结并且对系统的应用前景和一些可以改进的地方进行了展望。
关键词 数据采集；CAN总线；单片机；MiniARM；
Abstract
In the production process of industry and enterprise，data acquisition technology is one of the most important parts of the dynamic monitoring of industrial equipments，as well as the important means to ensure the enterprise to run normally，securely and economically.To meet the demand of the field,data acquisition system can increase acquisition node,in order to acquire new parameters of production.
Based on studies of the application in industry of data acquisition system and Fieldbus-related technology，the author designs a CAN-based data acquisition system.The system consists of one master node and several slave nodes.Master and slave nodes communicate through the CAN bus.
Bottom data acquisition node is used AT89S52 as MCU,which is composed of analog quantity input and output,switch quantity input and output,CAN-BUS communication system.The system collects one normal voltage(1~5V) and switch signal and control external equipment by I/O ports.
The master node which uses the series of MiniARM embedcontrol board used LPC2290 as MCU supervise and manage all the slave nodes. MiniARM series industrial control board is highly integrated,easily to develop,completely communications interface，fast processing speed can meet the requirements of real-time data processing.
CAN(Controller Area Network)belongs to the FCS category.The data communication of CAN bus has features of high reliability,real-time and flexibility.The CAN-bus is multi-host serial bus which support the distributed control and real-time control efficiently.CAN,as a new bus technology,has features of good performances and high reliability.
Data acquisition system based on CAN-bus can increase the number of slave nodes to meet the demand of the industry field. The application layer protocol is defined by author in order to tally with the system. The whole system workes stably with four slave nodes.The lab conditions limited the number of the bottom nodes,so the paper is analyzed the system’s real time and reliability performance when the system is expanded,CAN-bus traffic load increased,and gives the corresponding solution for expanding easily.
At last,the author summarizes the system designment and the paper,look forward to the system’s application and some improvements.
Key Words Data acquisition;CAN-BUS;SCM;MiniARM;
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 课题的研究背景和现状 1
1.2 数据采集的发展史 1
1.3 国内外研究现状 3
1.4 本文主要工作及文章结构 4
第2章 系统总体要求及现场总线技术概述 5
2.1 系统总体要求与功能 5
2.2 现场总线技术概述 6
2.2.1 现场总线技术简介 6
2.2.2 流行的几种现场总线 7
2.3 CAN总线简介 7
2.3.1 CAN总线的发展及其特点 8
2.3.2 CAN总线技术规范 9
2.3.3 CAN的应用与前景 12
2.4 本章小结 13
第3章 底层智能数据采集节点的设计 14
3.1 底层智能数据采集节点简介 14
3.1.1 主要技术指标与功能要求 14
3.1.2 底层智能数据采集节点设计方案 14
3.2 系统硬件设计 15
3.2.1 系统电源模块 15
3.2.2 开关量采集与输出模块 15
3.2.3 模拟量采集和输出模块 16
3.2.4 CAN通信模块 20
3.2.5 看门狗电路 23
3.2.6 ISP下载电路 24
3.3 底层智能数据采集节点的软件设计 24
3.3.1 数据采集与处理 25
3.3.2 CAN通信模块软件编程 24
3.4 本章小结 29
第4章 系统主节点的设计 30
4.1 主节点硬件开发平台 30
4.1.1 MiniARM核心板概述 30
4.1.2 MiniARM9080核心板特点 31
4.1.3 MiniARM-N9080核心板硬件结构 31
4.2 M22A系列评..
