【文章內容簡介】 連接電路 PIC18F4580 芯片中雖然內嵌 CAN 控制器 ,但是必須與 CAN 收發(fā)器連接才能具備收發(fā)功能 ,在以往的設計中 CAN 收發(fā)器之間通常需要加入 DC — DC 電源隔離模塊和高速光電耦合器組成的隔離電路 , 以確保在 CAN 總線遭受嚴重的干擾時控制器能夠正常工作，然而考慮到復雜度、系統集成等因素 ,本設計中利用 CTM8251 接口芯片來實現 帶隔離的 CAN 收發(fā)電路， CTM8251 是一款帶隔離的通用 CAN 收發(fā)器芯片，該芯片內部集成了所有必需的 CAN 隔離及 CAN 收發(fā)器件，這些都被集成在不到 3 平方厘米的芯片上，芯片的主要功能是將 CAN控制器的邏輯電平轉換為 CAN總線的差分電平并且具有 DC 2500V 的隔離功能 [12]。 液晶顯示器電路 [13] 圖 36 液 晶顯示電路 如圖 36 該液晶顯示模塊與 PIC18F4580 的接口電路。該顯示電路采用單片機的通用 11 I/O 口對液晶的控制信號直接進行控制，同時將單片機的 D 口作為其數據總線。液晶的第五 腳用于液晶顯示對比度的調節(jié)，它需要通過一個 10K 的可變電阻接到 12V的電源上。 該液晶顯示模塊是使用 KB0108 及其兼容控制驅動器作為列驅動器，同時使用 KS0107B及其兼容驅動器作為行驅動器的液晶模塊。由于 KS0107B 不與 MPU 發(fā)生聯系，故只要提供電源就能產生行驅動信號和各種同步信號。 MCG12864A83共有兩片 KS0108B 或兼容控制驅動器和一片 HD61203 或兼容驅動器。 綜上所述 將溫度傳感器 Pt100 電橋采集到的溫度信號經過放大電路后送入 A/D 轉換模塊完成A/D 轉換，單片機 PIC18F4580 將采集到的信號通過 CAN 收發(fā)器發(fā)送到 CAN 總線，在于單片機 PIC18F4580 接收信號發(fā)送到液晶顯示器顯示。采用電橋電路和放大器電路對信號進行采集和處理，使用含 A/D 轉換的單片機 PIC18F4580 進行 A/D 轉換，通過 CAN 收發(fā)器對信號進行收集和發(fā)送，最后通過液晶顯示器顯示。 4 軟件設計 監(jiān)視器主程序 該程序主要完成對遠程采集的多點溫度信號，通過 CAN 收發(fā)器，在主機端使用液晶顯示模塊的顯示，初始化 A/D,A/O 等。流程圖如 41 所示 。 圖 41 監(jiān)視器流程圖 采集系統主程序 該系統主要完成對信號的采集，處理和發(fā)送，初始化 A/D,A/O 等 。程序流程如圖 42開始 CAN總線接收 按鍵子程序 顯示 初始化 12 所示。 圖 42采集系統流程圖 CAN 總線的接收和發(fā)送程序 初始化程序 ,主要完成各端口的初始化、 CAN 通信接口的初始化 .其中 CAN 的初始化設計是 CAN 總線設計的重要環(huán)節(jié) ,主要考慮 CAN 控制器的工作模式、接收濾波方式的設置、接收屏蔽寄存器的設置、波特率 參數的設置和中斷允許寄存器的設置 .CAN 初始化程序圖 。程序流程如 43所示。 開始 初始化 數據采集 數據處理 CAN收發(fā)器發(fā) 送 13 圖 43 CAN初始化程序流程圖 發(fā)送數據中斷子程序 根據 CAN 協議規(guī)范，數據從 CAN 控制器發(fā)送到 CAN 總線是由 CAN 控制器自動完成。 CPU只需將發(fā)送的數據發(fā)送到緩沖區(qū)，然后將命令寄存器的“發(fā)送請求”標志位置 1，啟動發(fā)送命令即可，發(fā)送過程由 CAN的中斷請求 制。程序流程如 44所示。 關中斷 置 CAN為復位狀態(tài) 初始化與通信有關的寄存 器 置 CAN與運行狀態(tài) 開中斷 確認進入運行狀態(tài) 確認進入復位狀態(tài) 結束 N Y N 14 圖 44 CAN的發(fā)送中斷流程圖 接收數據中斷子程 數據從 CAN總線到 CAN 緩沖接收器也是由 CAN 控制器自動完成的，接收程序只需從接收緩沖區(qū)中讀取接收的數據，再進行 相應的處理即可，接收程序采用中斷方式，程序流程圖如 45所示。 45CAN接收程序流程 結束 接收緩沖區(qū)空？ 讀接收緩沖區(qū)的信息并保存 釋放接收緩沖區(qū) Y N 發(fā)送緩沖區(qū)空？ 把數據寫入 CAN發(fā)送緩沖區(qū) 啟動發(fā)送器 N Y 結束 15 按鍵子程序 本系統擴展鍵盤，采用查詢方式，當有鍵按下時，輸入采集點的地址，通過查詢各點的地址來確定各點的溫度，沒有鍵按下時，直接退出 。程序流程如 46所示。 圖 46子程序流程圖 有按鍵按下？ 地址 + 地址 返回 確定？ 按鍵 +是否按下？ 是否查詢？ 顯示切換 顯示地址溫度 延時子程序 按鍵 +是否按下 N Y N Y N Y Y N Y N 16 A/D 轉換流程圖 圖 A/D初始化流程圖 圖 A/D中斷流程圖 初始化 A/D 初始化 A/O 開總中斷 啟動 A/D 開始 結束 中斷子程序 清 ADIF標志 延時子程序 讀取與存儲 A/D轉化結果 啟動下一次 A/D轉換 17 液晶顯示模塊程序 液晶顯示模塊主要完成信號的主站顯示，先初始化 A/D， I/O 等，判斷顯示器狀態(tài)是否空閑，若空閑，則向顯示器發(fā)送數據，若忙，則返回清屏，最后在顯示器上顯示 ，如下圖 48所示 。 圖 48液晶顯示程序模塊框圖 開始 清屏 顯示 向顯示器發(fā)送數據 讀顯示器狀態(tài)是否空閑 初始化 N 18 總結及展望 完成基于 CAN 總線的多點溫度采集系統，充分的體會到 CAN 總線作為控制器局域網的強大。才通用現場總線實現，應為現場總線在自動化和控制領域具有很很多優(yōu)點。目前國內的現場總線儀表中，可連接于 FF 總線的產品還沒推廣，而國外進口的產品價格過高，且在售后維修等方面極其不方便，因此，設計一種 能夠實際應用的、可以和現有常規(guī)產品鏈接的系統是有必要的，本文 先引入了現場總線這一高度綜合與集成了計算 機技術、通信技術和控制技術的新的技術模式，分析了現場總線的結構模型、特點、優(yōu)點和類型等，進而討論了 CAN 作為眾多現場總線之一的獨特優(yōu)點。在此基礎上開發(fā)了基于 CAN 現場總線的溫度監(jiān)控系統。本文對該系統的結構、功能與特點、硬件選用設計和通信程序設計給予了詳細的敘述 從整體和局部的不同角度闡明了系統中所使用技術的先進性和獨到之處 ， 除了 CAN 現場總線本身的技術優(yōu)勢外，提及了單片機的使用、數字傳感器的選用、軟件的編程功能等技術的應用。 19 參考文獻 [1] 劉小強 .基于 CAN總線 的數據采集系統的設計 .儀表技術傳感器 .2021 [2] 李慧，劉毅 .溫室控制的發(fā)展方向 .林業(yè)機械與土木設備 .2021 [3] 鄔寬明 .CAN總線原理和應用設計 .1996 [4] 劉和平，劉林，余紅欣等 .單片機原理及接口程序設計 .北京航空航天大學出版社 .2021 [5] 張毅剛 .片機原理與應用 .北京 高等教育出本社 .2021 [6] 江志紅 .51單片機技術與應用系統開發(fā) .清華大學出版社 [7] 李金平 .電子系統設計 .電子工業(yè)出版社 [8] 白延敏 .51單片機經典系統開發(fā) .電子工業(yè)出版社 [9] 石磊 .CAN總線 在智能儀表中的應用 [D].大連海事大學碩士學位論文 .2021: [10] 饒鑫 .智能測控 CAN總線通訊的研究 [D].河北工業(yè)大學碩士學位論文 .2021 [11] 劉和平，劉林，余紅欣，鄭群英等 .PIC18F╳╳╳ 單片機原理及接口程序設計 [M].北京北京航空航天大學出版社 .2021. [12] 楊江 .帶 CAN總線的智能溫度變送器的研制 [J].工業(yè)儀表與自動化裝置 .1999 [13] 李晉華，邱春玲，田地等 .基于 CAN 總線的數據采集系統的設計與實現 [J].吉林大學學報 .2021 [14] 網頁資料 ： 20 附錄 附錄 1 電路原理圖 21 附錄 2 程序清單 單片機 PIC18F4580 是一款高性能的 8位微控制器。內建了 ECAN， EUSART， EPWM 和 10位精度的 ADC 模塊，可編程的 4 種晶振模式，最高頻率可以達到 40MHz，也可以使用內部振蕩器，最高頻率 可以達到 8MHz 最高精度可達 1%。 CPU 時鐘速度為振蕩器速度的 1/4。單片機 PIC18F4580 的內部程序存儲器為增強型 閃存，可擦寫 10 萬次，大小為 32KB。數據存儲器包括了 1536B 的 SRAM 和 256B 的 EEPROM。 單片機 PIC18F4580 中 ECAN 模塊和 EUSART 模塊的配置 /功能描述 : 系統初始化子程序，放在程序首部 void initial() { INTCON=0x00。 /* bit7bit0:關總中斷 */ ADCON1=0X07。 /* 設置數字輸入輸出口 */ PIE1=0。 /* PIE1 的中斷不使能 */ PIE2=0。 /* PIE2 的中斷不使能 */ PIE3=0。 /* PIE3 的中斷不使能 */ } //功能描述 : TMR0 初始化子程序， 10ms 中斷 1次 void tmint() { T0CON=0X09。 // 設定 TMR0 工作于 16 位定時器方式 ,內部時鐘 ,不分頻 INTCON=INTCON|0X20。 // TMR0 中斷允許 INTCON=INTCONamp。0Xfb。 // 清除 TMR0 的中斷標 志 TMR0IP=1。 // TMR0 中斷高優(yōu)先級 IPEN=1。 // 使能中斷優(yōu)先級 TMR0ON=1。 // 打開定時器 0 } //功能描述： A/D 轉化初始化子程序 V void AD_Initial() { ADCON0=0x41。 // 選擇 A/D通道為 RA0,A/D 轉換器 // 處于工作狀態(tài) ,且使 A/D 轉換時鐘為 8tosc ADCON1=0X8E。 // 轉換結果右移 ,及 ADRESH 寄存器的高 6位為 0 // 且把 RA0(AN0)設置為模擬量輸入方式 ADIF=0。 // 清除 A/D轉換標志 22 ADIE=1。 // A/D 轉換中斷允許 ADIP=1。 // AD 中斷高優(yōu)先級 TRISA=TRISA|0x01。 // 設置 RA0(AN0 通道 )為輸入方式 } A/D 轉換子程序： //功能描述 :該程序實現 A/D 轉換功能， A/D采用中斷方式。 include /* 所有 PIC18 系列的頭文件 */ include /* 調用開方函數時用到的頭文件 */ unsigned char SPI_data=0。 //SPI 的 8位開關量輸入數據 unsigned int Adresult=0。 //AD 轉換計算結果 unsigned char AD_Flag=0。 //AD 轉換完成標志，＝ 1有新的 AD數據轉換完成 unsigned int AD_Point=0。 // AD 采樣點 unsigned int AD_Sample[16]=0。 // AD 采樣數組 unsigned int AD_Reseve[16]=0。 // 用于計算的 AD 采樣各點的值 //AD 轉換完成后處理數據子程序 void Deal_AD() { unsigned char HI,Low,i。 unsigned long data,j,a,b。 unsigned int c。 double m。 for(i=0。i16。i++) AD_Reseve[i]=AD_Sample[i]。 // 讀采樣值，以免在計算時被新的采樣值覆蓋 data=0。 for(i=0。i16。i++) // 計算 16 點采 樣值平方和 { HI=AD_Reseve[i]8。 // 高 2位 Low=AD_Reseve[i]amp。0xff。 // 低 8位 a=HI*HI。 a=a