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正文內(nèi)容

畢業(yè)設(shè)計-基于can總線的數(shù)據(jù)采集器的開發(fā)-wenkub

2022-12-14 19:34:53 本頁面
 

【正文】 接圖 為了進一步提高抗干擾能力,電路中采用了看門狗電路,采用復(fù)位芯片 X25045,可提供系統(tǒng)所需的電平復(fù)位信號,外加一個非門即可實現(xiàn)同步復(fù)位。如果系統(tǒng)傳輸距離短,環(huán)境干擾小,可以不用電流隔離,可直接把 CAN 總線收發(fā)器 PCA82C250 的 VREF 端(約 為 )與 RX1 引腳相連,從而簡化了電路。系統(tǒng)啟動后, 單片機讀入 P1 口低四位的電平邏輯作為模塊地址。 CAN 模塊地址的硬件設(shè)置 及控制參 數(shù)設(shè)置 16 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 12 J un 2 00 7 S he e t o f F i l e : D : \ 我的學(xué)習(xí)專區(qū) \ 畢業(yè)設(shè)計 \ l i ns hi \ xu .D d b D r a w n B y :R110KR210KR310KR410K+5S1 S W P BS2 S W P BS3 S W P BS4 S W P BP 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34U1A T 89 S 52 圖 21: CAN 模塊地址的硬件設(shè)置 及控制參數(shù)設(shè)置 電路 按照 CAN 協(xié)議,每個 CAN 信息幀都有其惟一標(biāo)識。一方面,它可以將從傳感器變換來的數(shù)字量存儲、處理后連同標(biāo)識符寫到 CAN 控制器的發(fā)送緩沖區(qū),讓 CAN 控制器將數(shù)據(jù)發(fā)送給 CAN 網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點;另一方面,它可以從 CAN 控制器的接收緩沖區(qū)讀出數(shù)據(jù),存儲、處理后輸出,驅(qū)動執(zhí)行器的動作。如圖 17, TLC1543 的 CS、 I/O CLOCK、 ADDRESS、 DATAOUT 腳分別通過 14 光耦與單片機引腳相連,單片機通過軟件模擬 SPI 口,控制 TLC1543 的模入通道的選擇以及讀入 TLC1543 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。下圖就是一個常用 CAN 節(jié)點的結(jié)構(gòu): 總 線 收 發(fā) 器總 線 控 制 器P C / 微 處理 器 系 統(tǒng)控 制 算 法傳 感 器 / 執(zhí)行 器 接 口C A N 總 線 圖 15:常用 CAN 節(jié)點的結(jié)構(gòu) 運算放大器與 AD 轉(zhuǎn)換器 的連接 13 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 6 J un 20 07 S he e t o f F i l e : D : \ 我的學(xué)習(xí)專區(qū) \ 畢業(yè)設(shè)計 \ l i ns hi \ xu d b D r a w n B y :1o u t11i n 21i n +3V D D42i n +52i n 62o u t73o u t83i n 93i n +10G N D114i n +124i n 134o u t14U2T L C 22 54C71uC81uC51uC61uA01A12A23A34A45A56A67A78A89A911A 1 012U1T L C 15 43R21KC3 uD21N 40 07R31KC4 uD31N 40 07R41KC1 uD41N 40 07R11KC2 uD11N 40 071234J1C O N 4模入 4模入 1模入 2模入 3+5 圖 16: TLC2254 與 AD 轉(zhuǎn)換器 的 電路連接 圖 運算放大器采用 TLC2254,它是一種四路運算放大器,功耗和噪聲都很低,并增加了軌對軌輸出的功能,使其在 AD 轉(zhuǎn)換的接口上有很大的機會。 2. 斜率控制模式( Rs 腳通過一個 15~200K 的電阻 Rext 接地) 這種模式下轉(zhuǎn)換速度由 Rext 的阻值來調(diào)整,一般采用非屏蔽的總線電纜。 8. 中斷使能寄存器 IER(地址 4) IER 控制了諸如錯誤報警、仲裁丟失、喚醒、數(shù)據(jù)溢出、發(fā)送及接收等中斷的使能與否。如果沿相位誤差為正,則相位緩沖段 1 被增長;如果沿相位誤差為負(fù),則相位緩沖段 2 被縮短。 同步跳轉(zhuǎn)寬度 TSJW=TSCL*( 2*++1) 下面先簡單介紹一下 CAN 總線中的位定時與位 同步。 無論標(biāo)準(zhǔn)幀還是擴展幀,接收信息時的濾波操作如下: 圖 10:接收 CAN 報 文時的單濾波操作 由上圖可以看出,當(dāng)驗收屏蔽位為 1,不管信息位如何,都不會對結(jié)果產(chǎn)生影響, 9 因 而設(shè)置 AMR 相應(yīng)位為 1,可以將相應(yīng)的信息位定為不影響。通過設(shè)置 ( AFM) 位來決 定 濾波模式 : AFM=1,選擇單濾波器模式; AFM=0,選擇雙濾波器模式。 7) EML:接收 BSP 的出 錯報告,通知 BSP 和 IML 進行錯誤統(tǒng)計。 3) RXB: CPU 與 ACF 之間的接口, 13B,是 RXFIFO( 64B)的一個窗口。 【 9】 主要特點有: 1. 同時支持兩種 CAN 模式 BasicCAN 和 PeliCAN,可通過設(shè)置時鐘分頻 寄 存器CDR 中的 CAN 模式位來選擇使用哪種 CAN 模式; 2. 引腳和電氣特性 與 PCA82C200 獨立 CAN 控制器兼容; 3. 同時支持 11 位(標(biāo)準(zhǔn)格式)和 29 位(擴展格式)識別碼; 4. 設(shè)有 64B RXFIFO 和 13B 發(fā)送緩沖器; 5. 使用 24MHZ 時鐘頻率,傳輸速率可達(dá) 1Mbps。 5. 幀間空間 幀 幀幀 間 空 間間 歇 場 總 線 空 閑 圖 7:幀間空間結(jié)構(gòu) 幀間空間用于把數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀與前面的幀隔開。 錯誤界定符包括 8 個隱性位,錯誤標(biāo)志傳送之后,每一站就開始發(fā)送隱性位 , 并一直監(jiān)視總線直到檢測出一個隱性位(說明此時總線上各站點都完成了錯誤標(biāo)志的發(fā)送),再發(fā)送其余 7 個隱性位。標(biāo)準(zhǔn)格式使用前 11B,具體放置內(nèi)容為: 字節(jié) 1: IDE RTR X X DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 5 字節(jié) 2: 字節(jié) 3: X X X X X 字節(jié) 4~字節(jié) 11:待發(fā)送的實際數(shù)據(jù) ,對遠(yuǎn)程幀無效 。 CAN 總線的幀類型 1. 數(shù)據(jù)幀 ( Data Frame) 1) 標(biāo)準(zhǔn)格式 ( Standard Format) 仲 裁 場 控 制 場1 1 位 標(biāo) 識 符( I D . 2 8 ~ I D . 1 8 )SOFR T R I D E R 0數(shù) 據(jù) 長 度 代 碼( D L C 3 ~ D L C 0 )數(shù) 據(jù) 場0 ~ 8 個 字 節(jié)C R C 場 A C K 場 幀 結(jié) 束 幀 間 空 間 或 過 載 幀七 個 隱 性 位圖 1: 報文 的 數(shù)據(jù)幀標(biāo)準(zhǔn)格式 注: RTR=0, IDE=0, R0=0, DLC=0000B~1000B 2) 擴展格式( Extend Format) 仲 裁 場 控 制 場1 1 位 標(biāo) 識 符( I D . 2 8 ~ I D . 1 8 )SOFR T RI D E R 0數(shù) 據(jù) 長 度 代 碼( D L C 3 ~ D L C 0 )數(shù) 據(jù) 場0 ~ 8 個 字 節(jié)S R R1 8 位 標(biāo) 識 符( I D . 1 7 ~ I D . 0 )R 1其 余 場 同 標(biāo) 準(zhǔn) 格 式 圖 2: 報文的 數(shù)據(jù)幀擴展格式 注: SRR=0, IDE=1, RTR=0, R1=0, R0=0, DLC=0000B~1000B IDE 位是區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)格式與擴展格式的標(biāo)志,對標(biāo)準(zhǔn)格式, IDE=0;對擴展格式,IDE=1。 5. CAN 的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá) 10km(速率 5Kbps 以下),最高通信速率為1Mbps(此時通信距離最長為 40m)。 CAN報文的優(yōu)先級結(jié)合在標(biāo)識符 ID 中,顯性位的位權(quán)值越大(即報文標(biāo)識區(qū)的值越小),優(yōu)先級越高。 CAN 總線的主要特點 1. CAN 可以多主式工作,網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點均可以主動地向網(wǎng)絡(luò) 上 其他 節(jié) 點發(fā)送 信息而不分主從,通信方式靈活; CAN 節(jié)點偵聽到網(wǎng)絡(luò)上至少 3 個隱性位后,便認(rèn)為總線空閑,即可向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息。但這種數(shù)字模擬信號混合運行方式難以實現(xiàn)智能儀表之間的信息交換,應(yīng)用需求呼喚著現(xiàn)場總線的出現(xiàn)。從根本上改變了原有 DCS 系統(tǒng)集中與分散相結(jié)合的控制體系,簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高了可靠性。 現(xiàn)場總線的主要特點 1. 系統(tǒng)的開放性:世界上任何遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備或系統(tǒng)之間都可以 互 連,通信協(xié)議一致公開。硬件電路方面,從數(shù)據(jù)采集到向 CAN 總線上發(fā)送數(shù)據(jù),從看門狗電路到電源模塊,層層推進,電路圖結(jié)合說明,條理清楚;軟件流程方面,詳細(xì)介紹了 數(shù)據(jù)采集 模塊以及 CAN 控制器的初始化、發(fā)送和接收模塊。 第三章重點介紹了 CAN 控制器,主要是介紹 CAN 控制器的寄存器,但又不僅僅是只介紹寄存器本身,因為 在 介紹 CAN 控制器的寄存器時,又聯(lián)系到 CAN 的技術(shù)規(guī)范,側(cè)重介紹了如何通過在復(fù)位模式下寫寄存器來選擇 CAN 技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容,真正讓 CAN 技術(shù)在 CAN 控制器這里 發(fā)揮得淋漓盡致,讓讀者感受到 CAN 的技術(shù)規(guī)范及協(xié)議貌似抽象,實際上一個芯片就能把這些協(xié)議全部做進去。 3. 重點介紹 CAN 采集控制器的硬軟件設(shè)計?,F(xiàn)場總線也被稱為自動化領(lǐng)域的計算機網(wǎng)絡(luò),是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一,它標(biāo)志著控制技術(shù)進入了一個新的時代,并將對該領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。 Control System Based on CAN Bus in DCS Abstract Fieldbus is a kind of puter work in automation field and it has been one of the hotspots of automation field’s technique development .Fieldbus connects the field equipments with a bus and makes it a work throught which information can be is one of the most popular Fieldbus at has many adwantages such as multi_master,high transmission speed,long distance,automatic solving bus petition,strong correcting ability and so the paper,the elements and specification of CAN bus is is made on the working way of CAN design of CAN munication system is paper is illustrated gradually from CAN agreement to the tool of realizing CAN,then goes a step that how to realize them,associating the CAN agreement and the CAN controller,is a remarkable characteristic of the paper. Key word: fieldbus; controller area work(CAN); distributed control system(DCS) 目 錄 第一章 概述 ……………………………………………………………………….... ........1 論文的特色 ……………………………………………………………………… ..1 CAN 總線的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀 ………………………………………………… ......1 論文的主要工作與內(nèi)容安排 …………………………………………………… ..1 論文的主要工作 …………………………………………………………… 1 論文的內(nèi)容安排 …………………………………………………………… 1 第二章 CAN 總線技術(shù)規(guī)范 ……………………………………………………… ...........2 現(xiàn)場總線的相關(guān)知識 ………………………………………………………... .......2 現(xiàn)場總線的概念 …………………………………………………………… 2 現(xiàn)場總線的主要特點 ……………………………………………………… 2 現(xiàn) 場總線的發(fā)展背景及趨勢 ……………………………………………… 3 CAN
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