船用电控柴油机监控系统软件开发

发布时间：2017-10-22 07:13

  本文关键词：船用电控柴油机监控系统软件开发

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【摘要】：船舶柴油机是船舶动力系统的关键部位,是保证船舶航行安全的重要装置,因此对船舶柴油机运行状态的监控具有十分重要的意义。本论文将详细论述集监测、控制、保护及报警等功能于一体的船用电控柴油机监控系统的软件开发过程。监控系统分为机旁控制系统和远程控制系统两大部分,依据本监控系统所要实现的控制功能,基于层次化设计思想将监控软件划分为基础软件层和应用软件层。基础软件层主要完成硬件封装并向应用软件层提供接口。基础软件层实现所用单片机XC2267M的底层驱动,包括通用输入输出端口驱动、串口驱动、定时器驱动、捕获/比较驱动、模数转换驱动、Flash存储器驱动、CAN通信驱动等。同时,基础软件层对所开发的机旁控制系统ECU和远程控制系统ECU进行抽象为应用软件层的开发提供支持。应用软件层主要实现监控系统具体的控制功能:对开关信号、模拟信号、脉冲信号进行采集、处理;通过编写串口接收队列、发送队列以及液晶屏驱动函数实现数据显示功能;制定船用电控柴油机监控系统CAN总线应用层协议,基于该协议实现机旁控制系统ECU、远程控制系统ECU和船用电控柴油机ECU之间的数据通信;制定报警策略,当监测到船用柴油机运行异常时进行声光报警;基于Simulink/Stateflow建立主控地点切换模型,利用自动代码生成技术将模型转换为嵌入式C代码,进而实现机旁控制系统和远程控制系统之间控制权限的切换;编写单片机Flash存储器擦写程序实现监控系统在线修改数据的功能。通过CANoe软件编写测试程序,对所开发的监控系统进行虚拟节点和物理节点相结合的半实物仿真测试,并在真实的船用柴油机上测试监控系统的性能。
【关键词】：船用电控柴油机 监控系统 软件设计 单片机
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U665.26
【目录】：

• 中文摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 研究背景12
• 1.2 船舶动力装置监控系统国内外发展现状12-15
• 1.3 研究目的与意义15
• 1.4 主要研究内容15-17
• 第二章 船用电控柴油机监控系统总体设计17-25
• 2.1 机旁控制系统设计17-19
• 2.2 远程控制系统设计19
• 2.3 软件总体架构19-20
• 2.4 软件调度机制20-22
• 2.5 软件开发环境22-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 基础软件层设计25-45
• 3.1 基础软件层概述25-26
• 3.2 系统驱动实现26-44
• 3.2.1 I/O驱动实现26-28
• 3.2.2 定时器驱动实现28-29
• 3.2.3 串口驱动实现29-33
• 3.2.4 CAN驱动实现33-38
• 3.2.5 模数转换驱动实现38-39
• 3.2.6 Flash驱动实现39-42
• 3.2.7 捕获/重载驱动实现42-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 应用软件层设计45-86
• 4.1 液晶屏驱动45-47
• 4.1.1 液晶屏工作模式分析45
• 4.1.2 液晶屏驱动程序设计45-47
• 4.2 串行通信47-54
• 4.2.1 队列的定义47
• 4.2.2 链式队列47-48
• 4.2.3 串行通信队列的创建48-54
• 4.3 模拟信号采集与处理54-59
• 4.3.1 软件滤波54-55
• 4.3.2“采样值”的形态转换55-58
• 4.3.3 模拟信号采集流程58-59
• 4.4 脉冲信号采集与处理59-65
• 4.4.1 转速计算原理60-61
• 4.4.2 计数器“溢出”61-63
• 4.4.3 依托曲轴信号的转速计算63-65
• 4.4.4 依托凸轮轴信号的转速计算65
• 4.5 Flash擦写65-66
• 4.6 按键操作66-75
• 4.6.1 软件消抖处理67-68
• 4.6.2 主控地点切换68-74
• 4.6.3 开关信号采集流程74-75
• 4.7 CAN通信75-81
• 4.7.1 CAN总线应用层协议76-79
• 4.7.2 CAN总线发送程序79-80
• 4.7.3 CAN总线接收程序80-81
• 4.8 数据显示81-83
• 4.9 越限报警83-85
• 4.10 本章小结85-86
• 第五章 监控系统软件性能测试86-94
• 5.1 CANoe半实物仿真86-90
• 5.1.1 创建CANdb++数据库86-87
• 5.1.2 人机交互界面87-88
• 5.1.3 CAPL语言编程88-89
• 5.1.4 系统仿真测试89-90
• 5.2 样机现场测试90-93
• 5.3 本章小结93-94
• 第六章 总结与展望94-96
• 6.1 总结94-95
• 6.2 展望95-96
• 参考文献96-98
• 附录98-99
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果99-100
• 致谢100-101

【参考文献】

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本文编号：1077290