基于物联网技术的柴油机监控系统设计

论文总字数：21166字

摘 要

本文描述了以MSP430单片机为核心，利用物联网技术，设计的一个用于柴油机的监控系统。本系统分为三个处理节点，分别是传感器检测，单片机处理，数据接收，他们彼此联系，构成完整的数据采集和传输及接收系统。本设计主要完成了对传感器输出电流信号的调理，使其完成传感器输出电流信号与单片机输入电压信号之间的相互匹配。并使用MSP430单片机对船舶上柴油机油压，温度等传感器输出信号进行采集和处理，其中使用了单片机内部自带的模数转换器ADC12来完成对数据的采样保持以及转换，并通过RS485通信标准由串口向电脑进行数据的传输。最后根据通信协议，利用MFC软件采用C 高级编程语言编写上位机软件用于串口接收所采集的各个数据，此上位机软件的主要功能包括数据的分栏显示，绘制数据动态趋势图，数据的存储等等。经软硬件调试，系统可以正常工作，达到设计要求。本设计的特点包括结构完整，使用方便，具有稳定性和准确性，具有高精度，低功耗的优势等等。此系统对船舶上柴油机各参数的实时监控有着十分重要的作用，并且可以推广开来，应用于工业，农业，军事等各个领域的自动控制系统中，完成对需要及时了解的数据的采集，传输和接收存储。

关键词：物联网技术，430单片机，数据采集，485通信，串口通信的上位机软件

A DESIGN OF THE DIESEL ENGINE CONTROL SYSTEM ON THE BASIC OF IOT

Abstract

In this thesis, a design of the diesel engine control system on the basic of IOT and MSP430 MCU is described. This system has 3 points: detection of sensors, procession of MCU, and data reception of PC. A complete system is made up by data collection, transport, and reception. This design has effect on the change of signal ,data collection for MCU’s ADC, and data transmission through RS485. And last, A PC software is designed to receive the data and show the data ,draw a line chart of the data and save the data.The trait of this includes easy to use, high precision, low power, etc. This design can be used on the diesel engine for data inspecting and controlling, it also has a good use for more automatic control field of industry, agriculture, and military.

KEY WORDS: IOT, MSP430, data collection, 485 communication, PC software of UART communication.

目 录

摘要 ……………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract …………………………………………………………………………… Ⅱ

1. 绪论 ………………………………………………………………………1

1.1 引言 …………………………………………………………………1

1.2 应用背景 …………………………………………………………………1

1.3 本文的主要研究内容和主要工作 ………………………………………2

1. 硬件部分 ……………………………………………………………………4

2.1 传感器 ……………………………………………………………………4

2.1.1 油压传感器 ………………………………………………………4

2.1.2 温度传感器 ………………………………………………………5

2.2 信号调理电路 ……………………………………………………………6

2.3 微处理器的选择 ……………………………………………………………9

2.4 串口通信的硬件结构 ……………………………………………………11

2.4.1 RS485接口标准 …………………………………………………11

2.4.2 单片机USART硬件结构 ………………………………………11

1. 软件部分 ……………………………………………………………………12

3.1 单片机程序 ………………………………………………………………13

3.1.1模数转换部分 …………………………………………………13

3.1.2串口通信部分 ………………………………………………………13

3.2 通信协议 ………………………………………………………………14

3.3 上位机软件 ………………………………………………………………15

1. 调试结果和总结 ……………………………………………………………16

4.1 数据采集部分调试结果 ………………………………………………17

4.2 数据传输部分调试结果 ………………………………………………17

参考文献（References） ………………………………………………………………18

1. 绪 论

1.1 引言

随着科学技术的不断进步和电子科技的迅猛发展，电子技术已经越来越广泛的在我们的生产生活中发挥作用，我们的工业，军事和民用产品也越来越离不开电子技术了。自单片机和嵌入式系统问世以来，他们就对电子行业的发展起到了巨大作用。自上世纪八十年代起，由于集成电路的发展，人们采用集成的技术将具有各种功能的电路模块集中到一块集成芯片上，使其同时具有中央处理器的数据存处理能力，定时器和计数器的定时计数功能，存储器的存储功能（包括随机存储器和只读存储器），以及各种附加功能，例如脉宽调制，液晶显示的驱动，数字量和模拟量之间相互转换等。这样的微型计算机系统可谓是麻雀虽小，五脏俱全，极大的方便了人们的实际应用。单片机和嵌入式系统概念的结合使得嵌入式系统的应用更加深入人心，发挥了集成开发和针对特定功能产品设计这一系列优点相结合的特点，使得设计者在设计中得心应手，并且产品体积变小，功能结构得到优化，成本变得更加低廉，大大推动了集成的解决方案和嵌入式解决方案在电子设计中的应用^[1]。

另外，在现在的信息时代中，互联网技术和信息技术，电子技术的相结合催生了一个新的概念——物联网技术。物联网技术是对互联网的一种拓展，它把网络连接的节点扩展到物体层面，这样就顺理成章的将我们人和各个机器，探测器，传感器联系在一个网络里，利用这个网络的实物资源和信息渠道，完成信息的获取和传输以及远程操控等需求。它与电子信息技术的结合也必然成为第三次工业革命中极其具有发展和应用前景的领域。因为电子技术为其提供了物理层面的支持和实现的可能性，电子设计和工艺生产出高精度和具有特定功能的传感器作为节点，成为网络的眼睛，而驱动电路等等也需要电子技术的支持。而网络和信息技术和相应的硬件电路为整个网络提供了通信的通道。高性能的处理器，存储和运算系统构成整个网络的大脑，当然，这些也需要建立在电子技术的基础之上才能完成。这样，完整的物联网体系才能建立和发展^[2]。

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