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基于CAN总线的摊铺机状态监测系统研究
摘要：
本文针对道路施工行业中使用的摊铺机，研究了一种基于CAN总线的状态监测系统。该系统可以监测摊铺机的关键工作参数，包括发动机转速、液压系统压力、沥青箱温度等，以便及时发现潜在的故障和问题。本文介绍了该系统的设计原理、硬件结构和软件实现，并进行了实验验证。实验结果表明，该系统能够有效地监测摊铺机的状态，及时发现故障并进行处理，有助于提高施工安全和效率。
关键词：CAN总线，摊铺机，状态监测系统，液压系统，沥青箱温度，故障检测。
一、引言
道路施工行业中使用的摊铺机是一种重要的机械设备，它可以将沥青混合料均匀地铺在道路表面上。摊铺机的工作过程十分复杂，需要精密的控制和监测，以确保道路的平整度和质量。
目前，大多数摊铺机的状态监测主要依靠操作员的经验和手感。这种监测方式存在着很大的主观性和盲区，容易导致故障的漏检和延误处理。为了提高摊铺机的安全性、效率和质量，需要研究一种基于现代控制技术的状态监测系统。
本文提出了一种基于CAN总线的摊铺机状态监测系统。该系统可以实时监测摊铺机的关键工作参数，包括发动机转速、液压系统压力、沥青箱温度等。系统利用CAN总线进行数据传输和控制，实现了检测和控制的分离。本文将从系统设计原理、硬件结构和软件实现三个方面对该系统进行详细介绍，并进行实验验证。
二、系统设计原理
本系统的设计目标是实现对摊铺机进行全面的状态监测，包括机械、电气和液压系统等方面。系统采用CAN总线作为数据传输和控制方式，具有以下优点：
1、CAN总线可以在高速、复杂和噪声环境下稳定工作，有很好的抗干扰性能。
2、CAN总线支持多点连接，可以方便地扩展和升级系统。
3、CAN总线可以实现数据传输和控制的分离，降低了系统的复杂度和维护成本。
本系统采用了传感器和执行器作为系统的关键硬件组成部分。传感器用于监测摊铺机的各种参数，包括发动机转速、液压系统压力、沥青箱温度等；执行器用于根据传感器检测到的数据进行控制，实现对摊铺机的状态监测和控制。
三、系统硬件结构
本系统的硬件结构如图1所示。系统由三个部分组成：传感器模块、控制模块和人机界面。
1、传感器模块
传感器模块包括多个传感器，用于检测摊铺机的不同参数。其中包括转速传感器、压力传感器和温度传感器等。传感器模块的数据通过CAN总线发送给控制模块。
2、控制模块
控制模块是系统的核心部分，由单片机和CAN总线控制芯片组成。它接收传感器模块发送的数据，并进行处理和分析。当发现故障或问题时，控制模块会向执行器模块发送指令，进行状态控制。
3、人机界面
人机界面是指用户可以通过该界面来进行操作和监测。本系统采用了液晶显示屏和按键开关作为人机界面。用户可以通过显示屏来查看摊铺机各项参数的状态，通过按键开关来进行控制和设置。
四、系统软件实现
本系统的软件实现主要包括单片机程序和CAN通信协议。单片机程序用于控制数据的采集、处理和控制，CAN通信协议用于实现传感器数据的传输和控制指令的发送。
1、单片机程序
单片机程序是本系统的核心部分，它负责实时采集摊铺机的各种参数，进行处理和分析。程序采用了C语言和汇编语言，采用模块化开发方式，易于扩展和维护。
程序主要包括以下功能模块：
（1）初始化模块：用于初始化单片机和各个外设模块，包括CAN总线、传感器、液晶显示屏和按键开关等。
（2）数据采集模块：根据不同传感器的特性，实现了对发动机转速、液压系统压力、沥青箱温度等参数的采集和处理。
（3）状态判断模块：通过对采集到的数据进行处理和分析，判断摊铺机的状态是否正常。如果发现故障或问题，会向执行器模块发送指令，进行相应的处理和控制。
2、CAN通信协议
CAN通信协议是本系统实现数据传输和控制的关键。本系统采用了CAN2.0B协议，具有以下特点：
（1）支持多点连接：本系统支持最多连接8个传感器，且不同传感器之间不会相互影响，可以方便地扩展和升级系统。
（2）数据传输稳定可靠：CAN总线可以在复杂和噪声环境下稳定传输数据，具有很好的抗干扰性能。
（3）数据传输速度快：CAN总线的传输速度可以达到1Mbps，足够满足本系统的数据传输和控制需求。
五、实验验证
本系统的实验验证主要包括参数检测和状态控制两个方面。实验采用了真实的摊铺机进行测试，验证了系统的实际效果和可靠性。
1、参数检测实验
本实验通过对摊铺机的转速、液压系统压力和沥青箱温度等参数进行测试，验证了系统对各项参数的准确监测功能。实验结果表明，系统能够实时监测各项参数的状态，并显示在液晶显示屏上，具有很好的准确性和稳定性。
2、状态控制实验
本实验通过对摊铺机的转速、液压系统压力和沥青箱温度等参数进行控制，验证了系统对摊铺机状态的控制功能。实验结果表明，系统能够根据设定的参数阈值，实现对摊铺机状态的