【正文】 可以檢測到低至 200mV 電壓。 CAN 控制器工作于多主方式，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)都可根據(jù)總線訪問優(yōu)先權(quán) (取決于報(bào)文標(biāo)識(shí)符 )采用無損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁方式競爭向總線發(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(jìn)行編碼，這可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，這些特點(diǎn)使得 CAN 總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間 的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，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。 RS485 與 CAN 總線性能比較見表 ： 特性 RS485 CANbus 成本 低廉 稍高，多 2030元 /節(jié)點(diǎn) 總線利用率 低 高 網(wǎng)絡(luò)特性 單主節(jié)點(diǎn) 多主節(jié)點(diǎn) 數(shù)據(jù)傳輸率 低 高 容錯(cuò)機(jī)制 無 可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制 通訊距離 最大 可達(dá) 10Km（ 5Kb/s） 開發(fā)難度 簡單 需要一定的技術(shù)基礎(chǔ) 表 通過以上比較， 我們不難發(fā)現(xiàn)雖然 CAN 的優(yōu)勢比較大，但在本系統(tǒng)中采用 RS485 已經(jīng)足以滿足要求，而不必再采用開發(fā)難度較大成本較高 的 CAN。 ALU 部件含有 ALU 單元以及 第 14 頁 共 46 頁 累加器 Acc、寄存器 B、棧指針 SP、數(shù)據(jù)指針 DPTR、程序狀態(tài)字 PSW、暫時(shí)寄存器 TMPTMP2 等。其中， P0 口是地址 /數(shù)據(jù)復(fù)合總線，它用于傳送低 8位地址 A0～ A7；也用于傳送數(shù)據(jù) D0～ D7。前者，將復(fù)位端通過電阻與 VCC 相接；后者，利用 RC 微分產(chǎn)生正脈沖來達(dá)到復(fù)位的目的。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡單。所有器件都工作在 5V 單電源下。 （ 3） P2 口 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口 。 AT89S51 單片機(jī)的時(shí)鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。 圖 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 第 18 頁 共 46 頁 復(fù)位 電路 為了提高可靠性 ,簡化電路，這里采用了上電復(fù)位的復(fù)位形式 。 電路如下圖 所示 ： 圖 串口電路 其中 REDE為使能端，接單片機(jī)的 引腳。 （ 2） 主機(jī)先 發(fā)送一幀地址信息。 （ 6）苦味主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，則從機(jī)在第 3步中比較地址相符后，從機(jī)令 SM2=0；同時(shí)把本站地址發(fā)回主機(jī)，作為應(yīng)答之后才能收到主機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)。下面來計(jì)算定時(shí)器的初值。 按照以上的軟件程序設(shè)計(jì)思想，畫出單片機(jī)程序的流程圖并根據(jù)流程圖寫出相應(yīng)的程序 ，具體程序見附錄 B。 下面分別介紹系統(tǒng)制作的過程。 （ 5） 進(jìn)行原理圖布線 利用 PROTEL 99 提供的各種工具和指令進(jìn)行布線，使用具有電氣意義的導(dǎo)線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號、端口標(biāo)號和電器連接點(diǎn)將工作面板上的元件連接起來，構(gòu)成一個(gè)完整的電路原理圖。在這次制作印刷板的過程中，在老師和同學(xué)們的指導(dǎo)下，完成了比較滿意的 PCB 板。經(jīng)過調(diào)試之后和在同學(xué)的指導(dǎo)下，重新布局如下： ⑴ 按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并且使信號盡可能保持一致的方向。布線的方式也有兩種：自動(dòng)布線及交互式布線，在 第 28 頁 共 46 頁 自動(dòng)布線之前，可以用交互式預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。 ⑶ 電 源和地線的處理 。數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強(qiáng)，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整 個(gè) PCB 對外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)，所以必須在 PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開的它們之間互不相連，只是在 PCB 與外界連接的接口處（如插頭等）。執(zhí)行的步驟是先檢測電容、電阻及導(dǎo)線是否短接。 軟件調(diào)試 程序的初始化調(diào)試 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制程序是采用 C51 語言編程，編程所采用的軟件是 Keil uVision2 MCS51 編程軟件。 硬件調(diào)試 在印制電路板工作完成之后，在電路板實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求的功能前，我對的硬件電路板進(jìn)行了反復(fù)調(diào)試，這里將調(diào)試的過程及在調(diào)試的過程中所遇到的問題提出來進(jìn)行討論， 第 29 頁 共 46 頁 以便能夠進(jìn)一步的掌握設(shè)計(jì)工作的要領(lǐng)。 現(xiàn)在有許多 PCB 不再是單一功能電路（數(shù)字或模擬電路），而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。 一般 PCB 布線有以下規(guī)定： ⑴ 輸入輸出端用的導(dǎo)線盡量避免相鄰平， 以免產(chǎn)生反射干擾。 布線 在 PCB 設(shè)計(jì)中，布線是完成 硬件 設(shè)計(jì)的重要步驟，可以說前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的，在整個(gè) PCB 中，以布線的設(shè)計(jì)過程限定最高，技巧最細(xì)、工作量最大。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局。原理圖設(shè)計(jì)的合理，制成電路板后系統(tǒng)卻工作不正常的事情屢見不鮮，究其原因，多半是 PCB 板的設(shè)計(jì)存在問題，特別是頻率較高的電路和數(shù)字模擬混合電路的印刷 線路板的設(shè)計(jì)。這時(shí)可以通過加載元件庫的方法來實(shí)現(xiàn)元件的載入 （ 4） 置元件 在加載的元件庫中取出所需的元件，并將元件放入工作面板中。 (5)硬件調(diào)試， 把硬件接上電源工作，看是否能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的功能。 按鍵 的檢測 和數(shù)據(jù)的傳送 是采用查詢方式， 地址和命令的判別 采用 中斷處理。一般異步通信的波特率為 第 21 頁 共 46 頁 213 2 1 2 2S M O D O S CKf ???? ?????波特率 初值509600 b/s。 （ 5）主機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)先判斷數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志（ RB8），若 RB8=1，則表示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。單片機(jī)與 單片 機(jī)之間的通信協(xié)議為： 波特率： 9600bit/s； 信息格式： 1 位起始位（低電平）， 8 位數(shù) 據(jù)位， 1 位 可編 程的第 9位 ， 1位停止位（高電平）。 （ 4） 共模輸入電壓范圍為 7V~+12V； （ 5） 工作電流范圍為： 120uA~500uA。晶振頻率的典型值為 6MHz或 12MHz，設(shè)計(jì)中電容取 30pF，晶振為 。 晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。 （ 2） P1 口 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 MAX485 的驅(qū)動(dòng)器擺率不受限制 , 可以實(shí)現(xiàn)最高 的傳輸速率。從圖中可以看出 ,MAX485 芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單 ,內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。上電復(fù)位是利用電容的充放電來實(shí)現(xiàn)。作輸出時(shí)數(shù)據(jù)可以鎖?。蛔鬏斎霑r(shí)數(shù)據(jù)可以緩沖。 其中 89S51 的封裝管腳如圖 所示。 CAN bus 總線在通信能力可靠性、實(shí)時(shí)性、靈活性、易用性、傳輸距離遠(yuǎn)、成本低等方面有著明顯的優(yōu)勢 。RS485 總線上只能有一個(gè)主機(jī)，往往應(yīng)用在集中控制樞紐與分散控制單元之間。 為彌補(bǔ) RS232 通信距離短、速率低等缺點(diǎn) ，人們又提出了RS485 接口標(biāo)準(zhǔn)。由于 AT89S51 單片機(jī) 是在 8031 的基礎(chǔ)上推出的增強(qiáng)型產(chǎn)品，并提高了芯片的集成度，因此在性能上大為提高，增加了多種片內(nèi)硬件功能，并擴(kuò)展了功能單元的種類和數(shù)量。并且，由于芯片引腳少，在硬件很容易實(shí)現(xiàn)。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，、用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入、輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 燈控 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 圖 中 各機(jī)都掛接 485 總線上平時(shí)都處于偵聽狀態(tài)，隨時(shí)等待其它機(jī)的呼叫。 ⑷ 如果停止位采樣正確（為 1），則字符被接收，并由暫存器裝入寄存器。 通常接收端的采樣時(shí)鐘周期要比傳輸字符的位周期短，常用的采樣時(shí)鐘頻率為位頻率的 16 倍，采取這種措施是為了提高抗干擾能力，參看圖 所示。數(shù)據(jù)位究竟是幾位，可由硬件或軟件來設(shè)定。 異步通信協(xié)議 串行異步通信時(shí)的數(shù)據(jù)格式 異步方式通信 ASYNC（ Asynchronous Data Communication） ,又稱起止式異步通信，是計(jì)算機(jī)通信中最常用的數(shù)據(jù)信息傳輸方式。 ⑴ 發(fā)送時(shí)鐘 第 6 頁 共 46 頁 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入移位寄存 器，然后在發(fā)送時(shí)鐘的控制下，將該并行數(shù)據(jù)逐位移位輸出。它用頻率為 1200Hz 中的 4個(gè)周期表示邏輯 0；而用頻率為 2400Hz 中的 8個(gè)周期表示邏輯 1。 ① 曼徹斯特編碼標(biāo)準(zhǔn)，它的數(shù)據(jù)形式如圖 所示。 圖 mark/space 串行數(shù)據(jù) 使用 mark/space 形式通常有四種標(biāo)準(zhǔn)， TTL 標(biāo)準(zhǔn)、 RS232 標(biāo)準(zhǔn)、 20mA 電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)和60mA 電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)。 缺點(diǎn)： 數(shù)據(jù)傳輸速度低。首先，由于并行傳送方式的前提是用同一時(shí)序傳播信號，用同一時(shí)序接收信號，而過分提升時(shí)鐘頻率將難以讓數(shù)據(jù)傳送的時(shí)序與時(shí)鐘合拍，布線長度稍有差異，數(shù)據(jù)就會(huì)以與時(shí)鐘不同的時(shí)序送達(dá)，另外，提升時(shí)鐘頻率還容易引起信號線間的相互干擾，導(dǎo)致傳輸錯(cuò)誤。在通信領(lǐng)域內(nèi)，有兩種數(shù)據(jù)通信方式： 并行 通信 和 串行通信 。 本課題基于上述背景，完成設(shè)計(jì) 家庭燈控 系統(tǒng)，服務(wù)于社會(huì)。 9 燈控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 6 2 燈控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) ..................................................................................9 家庭概況 5 異步通信協(xié)議 MAX485 目 錄 引言 .................................................................................................................1 1 通信的介紹及選擇 .....................................................................................2 通信的種類 重點(diǎn)闡述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、相關(guān)電路模塊設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)及系統(tǒng)擴(kuò)展。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類社會(huì)迎來了電子信息時(shí)代。假如房間較大，樓層較高，則必須步行到每個(gè)樓層和房間進(jìn)行照明燈的關(guān)斷或者開啟 ,這給當(dāng)今講究效率的生活方式帶來了諸多不便 。 在文中，主要論述了 家庭燈控 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、硬件和軟件設(shè)計(jì)。 AT89S52。 3 串行通信的 數(shù)據(jù)傳輸率 28 檢測元器件 ........................................................................................................................ 29 檢測各個(gè)引腳信號 ............................................................................................................ 29 遇到的問題及其解決 ........................................................................................................ 29 軟件調(diào)試 這給 當(dāng)今講究效率的 生活 方式 帶來了諸多不便。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化和微機(jī)分級分布式應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展，通信的功能越來越重要。 缺點(diǎn) ： 并行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)向來是提高數(shù)據(jù)傳輸率的重要手段，但是，進(jìn)一步發(fā)展卻遇到了障礙。 第 3 頁 共 46 頁 串行數(shù)據(jù)通信的方向性結(jié)構(gòu)有三種，即單工、半雙工和全雙工。出現(xiàn)在傳輸線上的 mark/space 的 串行數(shù)據(jù)形式如圖 所示。 ⑵ 調(diào)頻方式 頻率調(diào)制方式是用兩種不同的頻率分別表示二進(jìn)制中的邏輯 1 和邏輯 0，通常使用曼徹斯特編碼標(biāo)準(zhǔn)和堪薩斯城標(biāo)準(zhǔn)。 圖 曼徹斯特編碼 標(biāo)準(zhǔn) ② 堪薩斯城標(biāo) 準(zhǔn)，它的數(shù)據(jù)形式如圖 所示。在 TTL 標(biāo)準(zhǔn)表示的二進(jìn)制數(shù)中，傳輸線上高電平表示二進(jìn)制 1，低電平表示二進(jìn)制 0，且每一位持續(xù)時(shí)間是固定的，由發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘的頻率決定。在同步通信時(shí)，波特率因子 n 必須等于 1。傳送時(shí)先傳送字符的低位，后傳送字符的高位。經(jīng)過一段