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基于CAN总线的智能流量检测仪表与系统的研究开发

夏冠华  
【摘要】: 本文在分析国内外电磁流量计发展现状的基础上,综合应用新型微处理器、计算机软硬件及现场总线技术,开发集电磁流量传感器、转换器、积算仪于一体的基于CAN总线的智能流量检测仪表与系统。为满足电磁流量检测仪表与系统发展需要,增强系统开放性、可靠性和通讯功能,首次将CAN总线技术应用到电磁流量检测仪表系统中,对提高我国电磁流量检测技术水平具有积极意义和重要应用价值。硬件实现中,提出可编程励磁新技术,同时对小信号放大、V/F转换、量程自动切换、电源监视和掉电保护及CAN通讯接口等重要电路作了详细分析和设计。系统软件开发中,提出引用Windows消息驱动程序设计思想构建单片机系统软件体系结构的新思想,并基于此思想建立了本项目控制软件体系结构,开发出具体软件功能模块。最后对项目进行了系统总成和测试及总结和展望。 第一章回顾了电磁流量计发展历史,综述了其技术发展动向和应用现状,介绍了现场总线仪表系统产生的原因、特点、发展趋势和作用。最后根据目前国内外电磁流量计发展现状及实际需要,论证开发基于CAN总线的智能流量检测仪表系统的必要性及其意义,并给出本文的研究内容及总体安排。 第二章介绍了电磁流量计的基本原理和CAN总线技术基础,并针对CAN总线的特点重点研究分析了其协议的分层结构、技术规范、报文传输、帧结构及CAN总线接口电气连接方式等内容 第三章根据本项目实际应用情况以及用户要求,对项目进行了任务分析,确定设计原则,同时对电磁流量仪表系统开发所涉及到的相关技术进行了分析、研究、比较和论证,提出使用可编程励磁新技术,确定了系统各功能模块所采用的技术实施方案,建立了基于CAN总线的智能型、一体式电磁流量检测仪表系统的总体结构,并分析了系统各组成部分的作用。 第四章根据系统设计任务、设计原则以及总体设计方案重点介绍了小信号放大电路、模数转换、可编程励磁技术、量程自动切换、CAN通讯接口以及系统抗干扰等硬件功能模块电路设计。 第五章介绍了消息驱动思想产生的背景,阐述了Windows消息驱动工作原理,提出引用Windows消息驱动程序设计思想构建单片机系统软件体系结构的新思想,并在此思想的指导下建立了本项目软件开发体系结构,开发出项目软件功能模块。 第六章在前面工作的基础上进行了系统总成和测试试验。 第七章对全文工作进行总结和展望。


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