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拖拉机CAN数据解析存储系统的设计与研究

发布时间:2017-10-25 14:28

  本文关键词:拖拉机CAN数据解析存储系统的设计与研究


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【摘要】:随着我国农业机械化、现代化的迅速发展,尤其是黑龙江垦区大量运用进口大马力拖拉机作业,大大提高了粮食产量和农业生产效率。为了对这些拖拉机的作业进行监控和管理,需要对拖拉机作业数据进行实时采集解析。本文研究设计了一种基于CAN总线的拖拉机数据解析存储系统,能够在拖拉机作业过程中实时采集拖拉机CAN总线数据信息,并对数据进行筛选解析,然后通过RS-232串口传输到PC机,同时数据实时存储在U盘中,数据包括作业日期时间、经纬度、高程、发动机油耗、发动机转速、发动机扭矩百分比、后悬挂状态以及发动机工作小时数等,最后可对作业数据进行分析。首先在分析CAN总线技术和农机应用CAN总线技术在国内外发展现状的基础上,提出我国拖拉机应用CAN总线采集解析作业数据还很少,从而确定研究内容、研究方法和技术路线,明确研究方向、思路以及目标。其次,对CAN总线技术特点和ISO11783标准协议进行研究作为本文数据采集解析的理论基础,采用消息解析算法对拖拉机CAN数据解析并制定RS-232传输通信协议。再次,根据研究目标、数据解析以及制定的通信协议,确定了STC89C52RC单片机作为主控制器以及其他的硬件选型,并研究确定采用RS-232模块实现数据传输,U盘模块实现数据存储,其中利用Altium Designer软件完成了电路图和PCB板图的绘制,同时对CAN优先级算法研究改进,并以此为基础在Keil软件中运用C语言编程开发了系统功能程序。最后通过系统调试和性能试验,初步验证了系统研究开发的合理性和可行性,对其研究改进后在田间进行了实车试验。通过田间试验得出,系统能够采集解析得到拖拉机作业数据。运用MATLAB等软件对U盘中存储的作业数据分析,得到了拖拉机作业轨迹图、拖拉机作业油耗变化图以及作业总油耗等。通过对比验证了数据的准确性和可靠性,从而验证了系统整体研究的可行性和稳定性。
【关键词】:控制器局域网 国际农机标准 拖拉机数据解析 传输存储
【学位授予单位】:黑龙江八一农垦大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S219
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-10
  • 第一章 绪论10-18
  • 1.1 研究背景10
  • 1.2 研究目的10-11
  • 1.3 研究意义11
  • 1.4 国内外研究现状11-15
  • 1.4.1 CAN总线研究现状11-13
  • 1.4.2 农机应用CAN总线研究现状13-15
  • 1.5 研究的主要内容与方法15-16
  • 1.6 技术路线16-18
  • 第二章 数据解析与系统传输协议研究18-28
  • 2.1 概述18
  • 2.2 CAN总线技术18-21
  • 2.2.1 CAN总线特点18-19
  • 2.2.2 CAN总线的分层结构19
  • 2.2.3 CAN总线报文传输19-20
  • 2.2.4 CAN总线位数值表示与通信距离20
  • 2.2.5 CAN高层协议20-21
  • 2.3 CAN通讯中的ISO11783标准21-22
  • 2.4 拖拉机CAN数据解析22-26
  • 2.4.1 拖拉机数据需求分析22-23
  • 2.4.2 拖拉机CAN数据解析23-26
  • 2.5 制定RS-232传输通信协议26-27
  • 2.6 本章小结27-28
  • 第三章 系统硬件研究28-38
  • 3.1 概述28
  • 3.2 系统硬件的研究方案28-29
  • 3.3 主控制器模块29-31
  • 3.3.1 主控制器的选择29-30
  • 3.3.2 单片机的引脚配置30-31
  • 3.4 CAN数据采集模块31-33
  • 3.4.1 CAN控制器的选择31-32
  • 3.4.2 CAN收发器的选择32-33
  • 3.4.3 CAN数据采集模块接口研究33
  • 3.5 RS-232通信模块33-34
  • 3.6 光耦隔离模块34-35
  • 3.7 电源模块35-36
  • 3.8 U盘存储模块36
  • 3.9 本章小结36-38
  • 第四章 CAN优先级算法与系统软件研究38-52
  • 4.1 概述38
  • 4.2 CAN优先级分配算法的研究38-42
  • 4.2.1 CAN数据传输延时分析38
  • 4.2.2 优先级的提升算法38-40
  • 4.2.3 优先级动态分配算法的改进40-41
  • 4.2.4 仿真与分析41-42
  • 4.3 系统软件开发语言与环境42-43
  • 4.3.1 系统软件开发语言42
  • 4.3.2 系统软件开发环境42-43
  • 4.4 系统软件开发流程43-44
  • 4.5 CAN数据采集模块的软件程序44-46
  • 4.5.1 SJA1000初始化程序45-46
  • 4.5.2 CAN报文中断接收程序46
  • 4.6 数据解析程序46-48
  • 4.7 系统复位程序48-50
  • 4.8 本章小结50-52
  • 第五章 系统调试与试验研究52-70
  • 5.1 系统调试52-53
  • 5.1.1 系统电气调试52
  • 5.1.2 系统功能调试52-53
  • 5.1.3 系统软件调试53
  • 5.2 系统性能试验53-61
  • 5.2.1 系统功能试验53-56
  • 5.2.2 系统抗干扰试验56-57
  • 5.2.3 数据接收速率试验57-59
  • 5.2.4 U盘存储试验59-61
  • 5.3 系统田间试验研究61-68
  • 5.3.1 田间试验地点61
  • 5.3.2 试验材料61
  • 5.3.3 试验方案61
  • 5.3.4 系统安装与试验61-62
  • 5.3.5 试验数据处理与分析62-68
  • 5.4 本章小结68-70
  • 第六章 结论与展望70-72
  • 6.1 结论70
  • 6.2 创新点70-71
  • 6.3 展望71-72
  • 参考文献72-76
  • 致谢76-78
  • 个人简介78

【参考文献】

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本文编号:1094133

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