大學(xué)計算機開題報告

時間：2024-09-28 01:49:34 開題報告我要投稿

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大學(xué)計算機開題報告范文

　　目前，眾所周知的電瓶充電器大都是即插即充式充電器和定時充電器。但是即插即充式充電器在電壓過高或電瓶充滿電的情況下，都沒有任何的自動保護及斷電功能。下面YJBYS小編為你送上。

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基于CAN總線的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)

　　題目：基于CAN總線的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)

　　一、課題的開發(fā)背景與需求分析

　　目前，眾所周知的電瓶充電器大都是即插即充式充電器和定時充電器。但是即插即充式充電器在電壓過高或電瓶充滿電的情況下，都沒有任何的自動保護及斷電功能，只有靠人工拔掉電源插頭才能停止充電，無意中對電瓶形成了較長時間的緩充電狀態(tài)，但是，長時間緩充電或電壓過高通常會把電瓶充漲、充爆，使電瓶在未老先衰的同時失去了原有的生命力或燒壞充電器形成火災(zāi)，造成不良后果。而定時充電器的最大缺點是無論電瓶是否充滿電，時間一到電源則會自動中斷，導(dǎo)致電瓶饑、飽不足，大大縮短電瓶壽命，增加經(jīng)濟開支。

　　在這里我們要設(shè)計是一種能夠在電壓超過規(guī)定值或電瓶充滿電后及充電器空載時自動切斷交流電源的全自動過壓、過充、(電動車)電瓶充電控制器，本控制器有雙檔控制，分手動檔和自動檔兩個檔位，手動檔可無限期充電，類似于傳統(tǒng)的即插即充式充電器，在手動檔模式下，我們基本不用對充電的過程進行控制，主要依靠用戶的自己操作;自動檔則在電瓶充滿電后或充電器空載及電源電壓過高時自動切斷交流電源。在自動檔模式下，我們可以有效地避免因為長時間緩充電或電壓過高把電瓶充漲、充爆，或者因為溫度過高引起火災(zāi)等，能夠安全的使用電瓶進行充電，而且充電更加合理，能夠大大的延長電瓶壽命。

　　二、調(diào)研分析

　　CAN總線具有極高的可靠性、獨特靈活的設(shè)計和低廉的價格，CAN總線上的節(jié)點是網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送站，智能節(jié)點能夠通過編程設(shè)置工作方式、ID地址、波特率等參數(shù)。它主要是有單片機以及CAN控制器構(gòu)成。CAN控制器工作于多主方式,網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點都可根據(jù)總線訪問優(yōu)先權(quán)(取決于報文標(biāo)識符)采用無損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁的方式競爭向總線發(fā)送數(shù)據(jù),且CAN協(xié)議廢除了站地址編碼,而代之以對通信數(shù)據(jù)進行編碼,這可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數(shù)據(jù),這些特點使得CAN總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強,并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。而利用RS-485只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng),通信方式也只能以主站輪詢的方式進行,系統(tǒng)的實時性、可靠性較差。

　　其次,CAN總線通過CAN控制器接口芯片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連,而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài),CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這就保證不會出現(xiàn)象在RS-485網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)系統(tǒng)有錯誤,出現(xiàn)多節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時,導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路,從而損壞某些節(jié)點的現(xiàn)象。而且CAN節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能,以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響,從而

　　保證不會出現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)中,因個別節(jié)點出現(xiàn)問題,使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。

　　而且,CAN具有的完善的通信協(xié)議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn),從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度,縮短了開發(fā)周期,這些是只僅僅有電氣協(xié)議的RS-485所無法比擬的。另外,與其它現(xiàn)場總線比較而言,CAN總線是具有通信速率高、容易實現(xiàn)、且性價比高等諸多特點的一種已形成國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線。這些也是目前 CAN總線應(yīng)用于眾多領(lǐng)域,具有強勁的市場競爭力的重要原因。

　　三、關(guān)鍵技術(shù)與解決方案

　　1、通信的準(zhǔn)確性以及抗干擾能力：基于此問題本人采用CAN總線進行通信，可以有效的降低誤碼率，并在CAN收發(fā)器端接入6N137進行光電隔離，終端接120歐電阻進行匹配。

　　2、電源供電：采用USB以及外接市電二種模式可以方便調(diào)試

　　3、擴充串口：可以方便進行程序下載(STC89C52)和在線仿真

　　4、防雷技術(shù)：如果在工業(yè)現(xiàn)場需要較長的外部走線，可加入防雷模塊

　　5、由于電瓶成本過高所以在開發(fā)過程中用充電蓄電池代替。

　　6、由于當(dāng)前市場上出售的CAN轉(zhuǎn)換PC機接口過于昂貴，所以本人暫時采用單片機器作為CAN接口，如果時間允許的情況下自己研制CAN轉(zhuǎn)換PC接口模塊。

　　四、系統(tǒng)完成的功能

　　本控制器的目的是提供一種造價低、可靠性高，同時又能在電壓超過規(guī)定值及電容充滿電后和充電器空載時自動斷交流電源的全自動過壓、過充、(電動車)電瓶充電控制器，能徹底有效的保護電瓶、充電器的自身安全，節(jié)約電能，減少了經(jīng)濟開支，同時延長了電瓶的使用壽命，確保了人身生命和家庭財產(chǎn)的安全可靠。系統(tǒng)可以按鍵選擇工作模式，并將基本信息由數(shù)碼管顯示，帶有故障報警，工作狀態(tài)監(jiān)控指示燈，同時可以將當(dāng)前電容的信息經(jīng)過CAN總線傳送給給主控中心，從而進行遠程控制以及電容狀態(tài)分析。

　　五、系統(tǒng)模塊設(shè)計

　　1、系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖與元器件選擇

　　基于CAN的電容充電控制系統(tǒng)的硬件選用C8051F120作為主控中心。為了實現(xiàn)器件之間的通信采用MCP2515作為CAN總線控制器，收發(fā)器采用PCA82C250收發(fā)器進行信息的收發(fā)，將電壓比較結(jié)果經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后傳送給主控芯片，主控芯片做出相應(yīng)的處理之后，改變當(dāng)前充電狀態(tài)，并且向其他器件發(fā)送當(dāng)前電容充電情況，電容充電也可以選擇模式，模式有二種1、全自動智能充電2、手動充電

　　硬件框圖見圖1所示：

　　在考慮性能/價格比的前提下,在本次設(shè)計中我選擇最容易實現(xiàn)產(chǎn)品的指標(biāo)的元件

　　(1)、A/D轉(zhuǎn)換芯片：AD7714

　　(2)、主控芯片：C8051F120

　　(3)、CAN控制器：MCP2515

　　(4)、CAN收發(fā)器：PCA82C250

　　(5)、LED數(shù)碼管：74HC573

　　(6)、報警器：1個蜂鳴報警器

　　(7)、光電隔離器：6N137

　　2、系統(tǒng)軟件功能模塊設(shè)計圖

　　本系統(tǒng)共分為電壓采集，報警，工作狀態(tài)指示燈，CAN節(jié)點通信，充電開關(guān)控制，七段數(shù)碼管顯示電壓信息六大模塊每個模塊的功能都是按照在調(diào)研中搜集的資料進行編排制作的圖2是系統(tǒng)的功能模圖。

　　六、設(shè)備保障

　　已經(jīng)具備下列設(shè)備保障畢業(yè)設(shè)計的順利開展：

　　軟件條件：開發(fā)工具Keil uVision3; AEDK-T598D; 偉福6000; Protel99SE;

　　硬件條件：電腦一臺;AEDK試驗平臺;偉福仿真器;示波器;萬用表;焊接工具等。

　　七、進度安排(2009.3.16至2009。6.21)

　　2009.3.16至2009.3.29:(2周)進行系統(tǒng)的需求分析，學(xué)習(xí)有關(guān)于電池充電、單片機、CAN總線的相關(guān)知識，準(zhǔn)備相應(yīng)的實驗設(shè)備，為系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計做全部的準(zhǔn)備工作

　　2009.3.30至2009.4.19:(3周)熟悉所要用到的元器件，確定最后要用到的元器件，進行電路板的總體設(shè)計。

　　2009.4.20至2009.5.10:(2周)軟件的編碼與調(diào)試，主要是對所有的可編程芯片進行操作，為完成整個系統(tǒng)的功能實現(xiàn)編寫軟件。

　　2009.5.11至2009.5.31:(3周)總體的聯(lián)調(diào)，把所有的元器件聯(lián)成最后的系統(tǒng)，運行程序，如果系統(tǒng)運行正常，則進行最后的焊接工作，最終的結(jié)果是把整個系統(tǒng)做成一個完整的電路板。

　　2009.6.1至2009.6.21:(3周)繼續(xù)進行調(diào)試，總結(jié)全部的數(shù)據(jù)，進行論文的撰寫，為最后的畢業(yè)答辯做準(zhǔn)備。

　　八、參考文獻

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　　[2] 李廣弟、朱月秀、冷祖祁，單片機基礎(chǔ)(第3版)，北京航空航天大學(xué)出版社，2008

　　[3] 王忠飛、胥方，MCS-51單片機原理及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，西安電子科技大學(xué)出版社，2007

　　[4] 蔡美琴等，MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用，高等教育出版社，1992

　　[5] 謝振輝，改進式MCS-51單片機試驗，科學(xué)出版社，2006

　　[6] 張鳳登，現(xiàn)場總線技術(shù)與應(yīng)用，科學(xué)出版社，2008

　　[7] 李正軍，現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，人民郵電出版社，2006