拖拉機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)CAN總線的設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、拖拉機(jī)自動導(dǎo)航技術(shù)是精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)中的一種，使用該技術(shù)可以保證準(zhǔn)確的操作行距，工作方向和距離，提高作業(yè)精度。此外還可以減少重復(fù)勞動，加快作業(yè)進(jìn)度，減輕駕駛員的工作負(fù)荷。目前發(fā)達(dá)國家對拖拉機(jī)自動導(dǎo)航技術(shù)的研究已經(jīng)取得產(chǎn)品化的成果，我國近幾年開始加強(qiáng)對該技術(shù)的研究。
　　拖拉機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)有眾多的電子控制單元，各單元的硬件電路和相互之間的通信是本課題的研究重點(diǎn)，本課題設(shè)計實(shí)現(xiàn)了一套適用于拖拉機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)包括三個

2、節(jié)點(diǎn)——轉(zhuǎn)向控制節(jié)點(diǎn)、播種節(jié)點(diǎn)和智能控制終端。主要的研究工作有以下幾部分：
　?。?）通過分析國內(nèi)外農(nóng)業(yè)車輛自動導(dǎo)航系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，了解到目前自動導(dǎo)航系統(tǒng)中通信總線的應(yīng)用情況，針對農(nóng)田作業(yè)拖拉機(jī)的用途、CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、以及所需實(shí)現(xiàn)的功能，依據(jù)農(nóng)林機(jī)械通信總線ISO11783標(biāo)準(zhǔn)制定了系統(tǒng)CAN總線應(yīng)用層協(xié)議。
　　（2）基于該協(xié)議以帶有片內(nèi)CAN控制器的Cortex-M3處理器LM3S5749為核心，設(shè)計了轉(zhuǎn)向控制節(jié)點(diǎn)和

3、播種節(jié)點(diǎn)ECU的控制電路板。選擇GPS、電子羅盤以及角度傳感器作為轉(zhuǎn)向控制節(jié)點(diǎn)信息采集的硬件設(shè)備，播種節(jié)點(diǎn)控制電磁閥動作。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室原有STM32實(shí)驗(yàn)板作為智能控制終端組成基于CAN總線的拖拉機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件設(shè)計主要有CAN總線通信電路、RS232通信電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路、電磁換向閥控制電路，以及必要的抗干擾電路設(shè)計。
　?。?）根據(jù)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，使用IAR編程軟件，編程實(shí)現(xiàn)了CAN通信、傳感器信息

4、采集和解析程序、航位推算和最優(yōu)控制算法實(shí)現(xiàn)等。
　?。?）系統(tǒng)設(shè)計完成后，先對各部分電路做了功能測試，在各項(xiàng)功能測試都能夠?qū)崿F(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)集成調(diào)試和田間路徑跟蹤試驗(yàn)，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較好的可靠性和實(shí)時性，在車速為1.5m/s的速度時直線跟蹤平均誤差在15cm以內(nèi)。
　　試驗(yàn)證明，本課題所設(shè)計的拖拉機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)能夠完成預(yù)期的目標(biāo)任務(wù)，如傳感器信息的接收、解碼，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的控制，以及CAN總線報文封裝、發(fā)送和接