【正文】 1 開啟定時(shí)器 T0 退出中斷 TH0， TH1 賦值 關(guān)閉定時(shí)器 T0 進(jìn)入定時(shí)中斷 電動(dòng)汽車儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 圖 44 SJA1000初始化流程圖 圖 45 發(fā)送流程圖 c) 接收數(shù)據(jù)程序 本設(shè)計(jì)中，我們采用中斷的方式進(jìn)行 CAN 總線上的數(shù)據(jù)接收。 CAN 初始化程序主要用來實(shí)現(xiàn) CAN 工作時(shí)的參數(shù)設(shè)置，其初始化主要內(nèi)容包括 ： 接收屏蔽寄存器（ AMR）和接收代碼寄存器（ ACR）的設(shè)置、波特率及位周期設(shè)置 （ BTRO,BTR1）、輸出控制寄存器設(shè)置（ OCR）、時(shí)鐘分頻寄存器 (CDR)設(shè)置、 中斷允許寄存器（ IR）設(shè)置 。計(jì)數(shù) 器 T1 工作于 計(jì)數(shù)狀態(tài)對(duì) 外部 脈沖進(jìn)行 計(jì)數(shù)； T0 工作 為 定時(shí)器方式 每次定時(shí)10ms。但由于匯編語言不是一種結(jié)構(gòu)化語言，匯編語 言程序較難編寫和調(diào)試，程序本身的編寫效率較低。另外在兩根 CAN總線接入端與地之間分別反接了一個(gè)保護(hù)二極管，當(dāng) CAN總線有較高的負(fù)電壓時(shí)，本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 2021) 19 通過二極管的短路可起到一定的過壓保護(hù)作用。 SJA1000的 RD 、 WR 、 ALE分別與 89C51的對(duì)應(yīng)引腳相連， INT 接 89C51的 0INT ，89C51也可通過中斷方式訪問 SJA1000?？删幊探乖撘_ VSS1 8 邏輯電路地 XTAL1 9 振蕩放大器輸入，外部振蕩放大器信號(hào)經(jīng)此引腳輸入 XTAL2 10 振蕩放大器輸出，使用外 部振蕩信號(hào)時(shí)此引腳必須開路 MODE 11 方式選擇輸入端： 1=Intel方式， 0=Motorola方式 VDD3 12 輸出驅(qū)動(dòng)器 5V電源 TX0 13 由輸出驅(qū)動(dòng)器 0至物理總線的輸出端 TX1 14 由輸出驅(qū)動(dòng)器 1至物理總線的輸出端 VSS3 15 輸出驅(qū)動(dòng)器地 /INT 16 中斷輸出端 ,用于向微控制器提供中斷信號(hào) /RST 17 復(fù)位輸入端，用于重新啟動(dòng) CAN接口（低電平有效） VDD2 18 輸入比較器 5V電源 RX0， RX1 19,20 由物理總線至 SJA1000輸入比較器的輸 入端。為了實(shí)現(xiàn)軟件兼容， SJA1000采用了兩種工作方式： BasicCAN方式 (PCA82C200兼容方式 )， PeliCAN方式 (擴(kuò)展特性方式 )。下面以 CAN通信控制器 SJA1000為例，對(duì) CAN總線設(shè)計(jì)作一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。其特點(diǎn)可概括如下： a) CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，通信方式靈活，且無需占地址 等節(jié)點(diǎn)信息。一般情況下廠家已設(shè)定好，可不再調(diào)節(jié)。之后，每次先通過控制字指定開始位置，然后順序?qū)懭朦c(diǎn)的信息。s Tf 10 181。 c) 采用非接觸檢測(cè)方式。反射率變大時(shí)，反射光線經(jīng)透本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 2021) 13 鏡投射到光敏元件上即發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)；反射率變小時(shí)，光敏元件無信號(hào)。 圖 38 DS18B20與 AT89S52的接口電路 通過預(yù)先對(duì) DS18B20可編程溫度傳感器的編程 ， 完成轉(zhuǎn)換位數(shù) ， 精度 ， 高、低溫報(bào)警觸發(fā)器 TH， TL的溫度設(shè)置。高低溫報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL ， 配置寄存器均由一個(gè)字節(jié)的 E2PROM組成 ， 使用一個(gè)存儲(chǔ)器功能命令可對(duì) TH， TL或配置寄存器寫入。 c) 測(cè)溫范圍： 5～ 5+125℃ ,在 10～ +85℃ 范圍內(nèi) ， 精度為 177。 主要特點(diǎn)有 ： a) 用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限溫度值。 其 主要特點(diǎn) 為： a) 符合所有的 RS232C 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) b) 只需要單一 +5V電源供電 c) 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10v 和 10v 電壓 d) 功耗低，典型供電電流 5mA e) 內(nèi)部集成 2 個(gè) RS232C 驅(qū)動(dòng)器 f) 內(nèi)部集成兩個(gè) RS232C 接收器 串行通信接口電路 串行端口的本質(zhì)功能是作為 CPU和串行設(shè)備間的編碼轉(zhuǎn)換器。 圖 35 AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)硬件電路原理圖 RS232 串行通信接口電路 單片機(jī)的串行口是非常有用的，通過 它 我們可以把單 片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳回電腦處理或者接受電腦傳過來的數(shù)據(jù)而進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作 。在系統(tǒng)上電時(shí)，經(jīng) C1與 R1充電，使 VRST端為高電平，持續(xù)時(shí)間 =2T，完成復(fù)位。外部振蕩方式電路接法如上圖 32所示。 表 31 外部引腳的狀態(tài)表 模式 程序存儲(chǔ)器 ALE PSEN PORT0 PORT1 PORT2 PORT3 空閑 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 空閑 外部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù) 掉電 內(nèi)部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電 外部 0 0 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 單片機(jī)的時(shí)鐘電路硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)可由單片機(jī)內(nèi)時(shí)鐘電路產(chǎn)生，可以直接使用外部時(shí)鐘信號(hào)。由硬件復(fù)位終止空閑模式只需兩個(gè)機(jī)器周期有效復(fù)位信號(hào)，在這種情況下，片上硬件禁止訪問內(nèi)部 RAM，而可以訪問端口引腳。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 2021) 7 當(dāng) WDT激活后，晶振工作， WDT在每個(gè)機(jī)器周期都會(huì)增加。在芯片擦操作中 ， 代碼陣列全被寫“ 1” 且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。空閑模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。AT89S52內(nèi)部有 FLASH程序存貯器，既可用常規(guī)的編程器編程，也可在線使之處于編程狀態(tài)對(duì)其編程。但在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，比較常用的是點(diǎn)陣字符型 LCD 顯示器。當(dāng)目標(biāo)通過光發(fā)射器和收光器之間并阻斷光線時(shí)，傳感器輸出信號(hào)。三種類型傳感器各有特點(diǎn)，其應(yīng)用場(chǎng)合也略有區(qū)別。 串口通信模塊 單片機(jī)的串口通信模塊主要是用于擴(kuò)展單片機(jī)的功能，使其功能更加強(qiáng)大，操作更加方便，在有串口通信模塊的情況下，可以實(shí)現(xiàn)在電腦上直接對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作，如監(jiān)控該系統(tǒng)，直接獲取相關(guān)信息到電腦上，如車速，溫度；也可以在計(jì)算機(jī)上直接對(duì)該系統(tǒng)的單片機(jī)進(jìn)行讀寫控制，如可以直接寫入本設(shè)計(jì)需要的程序，直接控制與測(cè)溫 相關(guān)的溫度調(diào)節(jié)。對(duì) CAN 總線兼容的硬件、軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 此儀表系統(tǒng)要求顯示直觀、準(zhǔn)確，使 用方便、可靠，同時(shí)展現(xiàn)車用儀表系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)和廣闊開本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 2021) 3 發(fā)空間。 本課題研究?jī)?nèi)容 本課題研究?jī)?nèi)容是以單片機(jī)為核心的車用數(shù)字儀表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，車輛儀表是駕駛員與汽車進(jìn)行信息交流的重要接口 和界面，是車輛安全行駛的重要保證。這就要求其數(shù)據(jù)交換網(wǎng)是基于優(yōu)先權(quán)競(jìng)爭(zhēng)的模式，且本身具有較高的通信速率， CAN總線正是為滿足這些要求而設(shè)計(jì)的。 汽車儀表發(fā)展，按其工作原理上取得的重大技術(shù)創(chuàng)新來分，經(jīng)過了 4代：第 1代汽車儀表是基于機(jī)械作用力而工作的機(jī)械式儀表，即機(jī)械心表；第 2代汽車儀表的工作原理基于電測(cè)原理，即通過各類傳感器將被測(cè)的電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)加以 測(cè)量，稱之為電氣式儀表；第 3代為模擬電路電子式；第 4代為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式全數(shù)字汽車儀表。該系統(tǒng)由微處理器和其它一些電子元器件組成，主要通過 CAN 總線接收車上其它電路模塊處理好的信息，并對(duì)信息加以分析、 顯示、記錄等。儀表顯示的直觀與美觀使得駕駛不但是代步之必需，也成為舒適生活的一部分，而參數(shù)傳遞的準(zhǔn)確與可靠性則直接關(guān)系到汽車行駛的安全。在此基礎(chǔ)之上，完成了控制軟件的編寫，并最終調(diào)試完成。 90年代，國(guó)外制造商為了克服電氣式儀表的原理誤差和工藝誤差，紛紛推廣采用電子式儀表，首先將傳感器的模擬信號(hào)數(shù)字化，如將驅(qū)動(dòng)車速里程表的軟軸或電機(jī)變換成霍爾傳感器，將機(jī)械傳動(dòng)或電量轉(zhuǎn)動(dòng)變成數(shù)字電信號(hào)傳輸。 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究概況 電動(dòng)汽車儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 國(guó)際市場(chǎng)上汽車電子儀表應(yīng)用主流有三種形式：第一種形式與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上正大力推行的電子式汽車?yán)?程表和電子式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表一樣，主要是對(duì)車速里程表、轉(zhuǎn)速表電子化改造。為克服這些缺點(diǎn)，本文中提出用單片機(jī)、數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，速度傳感器等對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了新型全數(shù)字儀表系統(tǒng)，該儀表系統(tǒng)有顯示直觀準(zhǔn)確、靈敏度高、使用壽 命長(zhǎng)、靈巧美觀、成本低等優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)它們的一些理論分析和研究，最終對(duì)系統(tǒng)方案做出一個(gè)總體的設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)的要求和現(xiàn)實(shí)的考慮，選用 Atmel公司生產(chǎn)的 AT89S52 通用單片機(jī)。 因此采用了 傳統(tǒng)的 CAN 通信模塊 即 采用 51 系列的單片機(jī)作為中心處理器， SJA1000 作為 CAN 控制器， PCA82C250 作為 CAN 驅(qū)動(dòng)器。主要有以下幾點(diǎn)考慮： a)不需復(fù)雜的信號(hào)調(diào)理電路和A/D 轉(zhuǎn)換電路 能直接與單片機(jī)完成數(shù)據(jù)采集和處理，實(shí)現(xiàn)方便、精度高， 這樣能夠使制作 PCB 板的方便和制板的成本降低。我們選擇了 一種固定電壓 (5V)三端集成穩(wěn)壓器 78L05， 其適用于很多應(yīng)用場(chǎng)合 。用戶只需向 LCM 送入相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)就可實(shí)現(xiàn)所需要的顯示內(nèi)容，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，使用靈活方便。使用 Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。但 RAM， 定時(shí)器 ， 計(jì)數(shù)器 ，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。當(dāng) WDT溢出，它將驅(qū)動(dòng) RSR引腳一個(gè)高個(gè)電平輸出。片上 RAM和特殊功能寄存器保持原值，直 到掉電模式終止。把放大器與作為反饋元件的晶體振蕩器或陶瓷諧振器連接就構(gòu)成了內(nèi)部自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。 單片機(jī)復(fù)位電路包括片內(nèi)，片外兩部分。在圖 33中， RC時(shí)間常數(shù)越大，上電時(shí) RST保持的高電平的時(shí)間越長(zhǎng)。 MAX232 介紹 MAX232 是由德州儀器公司（ TI）推出的一款兼容 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的芯片。 在 Windows 環(huán)境（ Windows NT、 Win9 Windows2021）下，串口是系統(tǒng)資源的一部分。 ℃ 。 e) 用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。暫存存儲(chǔ)器包含了 8個(gè)連續(xù)字節(jié) ， 前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息 ， 第 1個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是 溫度的低 8位 ，第 2個(gè)字節(jié)是溫度的高 8位。 光電測(cè)速傳感器及其硬件接口電路設(shè)計(jì) 光電測(cè)速傳感器簡(jiǎn)介 它分為投射式和反射式兩類。 在本系統(tǒng)中，由于測(cè)試距離近且測(cè)試要求不高，僅在被測(cè)部件上只安裝了一片反光貼紙，因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件上的反光貼紙通過光電傳感器前時(shí)，光電傳感器的輸出就會(huì)跳變一次。 c) 傳真機(jī)紙張檢測(cè)。通過調(diào)節(jié)比較電壓的值，找到一個(gè)合適的比較電壓，在輸出端獲得一組脈沖 ,通過非門使脈沖更加標(biāo)準(zhǔn)化。在需要顯示這個(gè)字符時(shí)，只要從液晶的數(shù)據(jù)口順序輸出數(shù)組里面的 內(nèi)容就可以了。 CAN已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。報(bào)文標(biāo)識(shí)符 11位，可達(dá) 2032種 ()，而擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn) ()的報(bào)文標(biāo)識(shí)符為 29位； f) CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá) 10km(速率 5kbps以下 )；通信速率最高可達(dá)1MbpS(此時(shí)通信距離最長(zhǎng)為 40m)。對(duì)于不同型號(hào)的 CAN總線通信控制器，實(shí)現(xiàn) CAN協(xié)議部分電路的結(jié)構(gòu)和功能大多相同，而與微處理器接口部分的結(jié)構(gòu)和方式存在一些差異。 BasicCAN和 PeliCAN方式的區(qū)別如下。 SJA1000是獨(dú)立 CAN通信控制器， 82C250為高性能 CAN總線收發(fā)器。電源的完全隔離可采用小功率電源隔離模塊或帶多 5V隔離輸出的開關(guān)電源模塊實(shí)現(xiàn)。 電源電路硬件電路設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)采用的電源電壓，只需 +5V電壓即可滿足設(shè)計(jì)的要求，將交流電經(jīng)變壓器變換為 15V交流電，再用整流橋得到 ，采用不可調(diào)的 3端穩(wěn)壓器件 LM7805將電源穩(wěn)定在 5V直流輸出。為了適應(yīng)這種要求，現(xiàn)在的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，除了配備有匯編語言軟件之外，很多還配備了高級(jí)語言軟件 C51語言。 T0定時(shí)中斷程序主要是完成 10ms 的定時(shí)任務(wù)，并且對(duì)變量 buf_min 進(jìn)行加一處理，其中在對(duì) T0 進(jìn)行賦初值時(shí)，選擇為 10236 而不是 10000。節(jié)點(diǎn)向總線上發(fā)送報(bào)文的過程是： 單片機(jī) 將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按 CAN 格式組成一幀報(bào)文，寫入 CAN 模塊發(fā)送緩沖區(qū)，然后啟動(dòng)發(fā)送命令，將報(bào)文發(fā)送到總線上。針對(duì)實(shí)時(shí)顯示汽車車速、電機(jī)溫度等的要求，通過兩類傳感器對(duì)汽車車速，電機(jī)溫度進(jìn)行檢測(cè)，從而確定了整個(gè)儀表系統(tǒng)的 LCD顯示參量，完成了汽車組合儀表電子化系統(tǒng)的基本工作。所以，在將來的工作中完全可以利用 CAN總線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)將其打造成車內(nèi)控制和娛樂于一體的信息平臺(tái)系統(tǒng)。謝謝各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和幫助。指導(dǎo)老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn) 的治學(xué)態(tài)度，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。 返回 開中斷 進(jìn)入工作模式 開始 設(shè)置 BTR0， BTR1 設(shè)置 OCR， CDR 設(shè)置 ACR， AMR 進(jìn)入復(fù)位模式 寫發(fā)送報(bào)文 ID、 將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖 區(qū) 啟動(dòng)發(fā)送 返回 先前發(fā)送已完成？ Y 開始 N 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 2021) 23 c) 在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，本文成功的將 CAN總線引入到汽車儀表設(shè)計(jì)通信中，利用 CAN總線的通信速率高、容錯(cuò)性強(qiáng)等特點(diǎn)，提高了整個(gè)汽車儀表系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通信