【文章內(nèi)容簡介】 AX232 是由德州儀器公司（ TI）推出的一款兼容 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的芯片。由于電腦串口 RS232 電平是 10V、 +10V，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是 TTL電平 0、 +5V,MAX232 就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的 ,該器件包含 兩 驅(qū)動(dòng)器、 兩 接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F電平。 MAX232 引腳圖 如 圖 36 所示。 電動(dòng)汽車儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 圖 36 MAX232引腳圖 該器件符合 TIA/EIA232F標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將 TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成5V TTL/CMOS 電平。每一個(gè)發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA232F電平。 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 兩 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。當(dāng)數(shù)據(jù)從 CPU 經(jīng)過串行端口發(fā)送出去時(shí)，字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行的位。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，串行的位被轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)據(jù)。 在 Windows 環(huán)境（ Windows NT、 Win9 Windows2021）下，串口是系統(tǒng)資源的一部分。 應(yīng)用程序要使用串口進(jìn)行通信，必須在使用之前向操作系統(tǒng)提出資源申請要求（打開串口），通信完成后必須釋放資源（關(guān)閉串口）。 本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的串行通信接口電路如圖 37 所示。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 2021) 9 圖 37 串行通信接口電路 溫度傳感器及其硬件接口電路設(shè)計(jì) 溫度傳感器 DS18B20簡介 DS18B20是 DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3引腳 TO－ 92小體積封裝形式；溫度測量范圍為－ 55℃ ～＋ 125℃ ， 可編程為 9位～ 12位 A/D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá) ℃ ，被測溫度用符號擴(kuò)展的 16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè) DS18B20可以并聯(lián)到 三 根或兩 根線上， CPU只需一根端口線就能與諸多 DS18B20通信，占用微處理器的端口較 少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 主要特點(diǎn) 及技術(shù)指標(biāo) 有 ： a) 用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限溫度值。 b) 10℃ ～ +85℃ 范圍內(nèi)的測溫準(zhǔn)確度為 177。 ℃ 。 c) 可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： +～ +。 d) 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。 e) 負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度傳感器 不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20與單片機(jī)的硬件接口設(shè)計(jì) DS18B20與 STC89C52的接口電路 如圖 38所示，其中 DS18B20工作在 外部電源供電方式，單片機(jī) STC89C52采用 和 DS18B20通信。 圖 38 DS18B20與 STC89C52的接口電路 通過預(yù)先對 DS18B20可編程溫度傳感器的編程 ， 完成轉(zhuǎn)換位數(shù) ， 精度 ， 高、低溫電動(dòng)汽車儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 報(bào)警觸發(fā)器 TH， TL的溫度設(shè)置。進(jìn)入測溫模式后 ， DS18B20可編程溫度傳感器將所測的溫度值直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 ， 通過其獨(dú)有的單總線協(xié)議 ， 實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸 ，完成數(shù)據(jù)采集。再結(jié)合軟件及相應(yīng)外圍電路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 光電測速傳感器及其硬件接口電路設(shè)計(jì) 光電測速傳感器簡介 它分為投射式 和反射式兩類。投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的讀數(shù)盤和測量盤有間隔相同的縫隙。測量盤隨被測物體轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過一條縫隙，從光源投射到光 敏元件 上的光線產(chǎn)生一次明暗變化 ,光敏元件即輸出電流脈沖信號。反射式光電傳感器在被測轉(zhuǎn)軸上設(shè)有反射記號，由光源發(fā)出的光線通過透鏡和半透膜入射到被測轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射記號對投射光點(diǎn)的反射率發(fā)生變化。反射率變大時(shí)，反射光線經(jīng)透鏡投射到光敏元件上即發(fā)出一個(gè)脈沖信號；反射率變小時(shí)，光敏元件無信號。在一定時(shí)間內(nèi)對信號計(jì)數(shù)便可測出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速值。 反射式光電測速 主要由被測旋轉(zhuǎn)部件、反光片（或反光貼紙 ）、反射式光電傳感器組成，在可以進(jìn)行精確定位的情況下，在被測部件上對稱安裝多個(gè)反光片或反光貼紙會(huì)取得較好的測量效果。在本系統(tǒng)中，由于測試距離近且測試要求不高，僅在被測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。通過測出這個(gè)跳變頻率 f，就可知道轉(zhuǎn)速 N。 ST188紅外光電傳感器 這里我們選用工作性能較好的 ST188紅外光電傳感器作為測速用 傳感器。 特點(diǎn) ： a) 采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。 b) 檢測距離可調(diào)整 范圍大， 4～ 13mm可用。 c) 采用非接觸檢測方式。 其廣泛應(yīng)用于 IC卡電度表脈沖數(shù)據(jù)采樣 、 集中抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集 、 傳真機(jī)紙張檢測 、與 ST288A結(jié)合使用可判別被測物的運(yùn)動(dòng)方向及正反轉(zhuǎn)速測量、行程測量等。 其 光電 特性如 表 31： 表 31 光電特性 項(xiàng)目 符號 測試條件 最小 典型 最大 單位 輸入 正向壓降 FV FI =20mA V 反向電流 RI RV =3V 10 181。A 輸出 集電極暗電流 Iceo ceV =20V 1 181。A 集電極亮電流 LI ceV =15V FI =8mA L3 mA L4 mA L5 mA 飽 和壓降 ceV FI =8mA， RI = V 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 2021) 11 續(xù)表 31 項(xiàng)目 符號 測試條件 最小 典型 最大 單位 傳輸 特性 響應(yīng) 時(shí)間 Tr FI =20mA， ceV =5V CR =100? 10 181。s Tf 10 181。s ST188紅外光電傳感器 與單片機(jī)的硬件接口設(shè)計(jì) ST188與 STC89C52的接口電路圖如圖 39所示 。 圖 39 ST188與 STC89C52的接口電路圖 與發(fā) 射管 相接 的限流電阻為 510歐姆固定電阻 ，由于 ST188輸出的是模擬信號，而單片機(jī)能直接接收的是數(shù)字信號，因此 在這里選用了比較器作為一個(gè)一位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。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。 通過單片機(jī)測量產(chǎn)生脈沖的頻率，就可以得出被測體的轉(zhuǎn)速。 液晶顯示模塊硬件設(shè)計(jì) 液晶顯示模塊 ATM12864D簡介 本系統(tǒng)采用 ATM12864D點(diǎn)陣式液晶作為主要顯示工具。該芯片自帶雙控制芯片，自動(dòng)完成液晶控制。該液晶屏具有眾多控制字，程序開始時(shí)，先對液晶初始化。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。該液晶屏由兩塊控制芯片來控制，各為（ 64*64）方陣，圖像點(diǎn)信息按照縱向每 8個(gè)點(diǎn)組成一個(gè)字節(jié)。設(shè)定一個(gè)字符或數(shù)字由 8*8個(gè)點(diǎn)陣來表 示，也就是說每個(gè)字符由 8個(gè)字節(jié)組成，將這 8個(gè)字節(jié)作為一個(gè)數(shù)組存入 RAM里。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。 其 引腳說明如表 32所示。 電動(dòng)汽車儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 表 32 液晶引腳說明 管腳號 管腳名稱 LEVER 管腳功能描述 1 VSS 0 電源地 2 VDD + 電源電壓 3 V0 液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電 壓 4 D/I(RS) H/L D/I=“H” ，表示 DB7～ DB0為顯示數(shù)據(jù) D/I=“L” ，表示 DB7～ DB0為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W H/L R/W=“H” ， E=“H” 數(shù)據(jù)被讀到 DB7～ DB0 R/W=“L” ， E=“H → L” 數(shù)據(jù)被寫到 IR或 DR 6 E H/L R/W=“L” ， E信號下降沿鎖存 DB7～ DB0 R/W=“H” ， E=“H”DDRAM 數(shù)據(jù)讀到 DB7～ DB0 7～ 14 DB0～ DB7 H/L 數(shù)據(jù)線 15 CS1 H/L H:選擇芯片 (右半屏 )信號 16 CS2 H/L H:選擇芯片 (左半屏 )信號 17 RET H/L 復(fù)位信號 ,低電平復(fù)位 18 VOUT 10V LCD驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓 19 LED+ LED背光板電源 20 LED LED背光板電源 液晶顯示模塊 ATM12864D與 STC89C52硬件接口設(shè)計(jì) 液晶屏與單片機(jī)的接線如圖 310所示。 圖 310 液晶顯示模塊與 STC89C52接口電路 液晶的 8位數(shù)據(jù)線 DB0～ DB7連接到單片機(jī)的 P1口， 5根控制線分別連接到單片機(jī)的 ～ , VDD和 VSS是最基本的電源，在這里 接 5V即可， 第三個(gè)引腳 V0的接法如上圖所示即可， 當(dāng) LCD與單片機(jī)接線以及電源供給完畢以后，需要調(diào)節(jié)可變電阻的阻值 。只有阻值在特定的位置區(qū)域 內(nèi)才會(huì)顯示。 一般情況下廠家已設(shè)定好，可不再調(diào)節(jié) 。引腳 A和 K是液晶屏的背光電源 ， 在這里 加 了一個(gè) 小電阻 來 限流 ，以防電壓過高損壞液晶屏。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 2021) 13 CAN 通信原理及其實(shí)現(xiàn) CAN總線簡介 CAN(Controller Area Network)總線，又稱控制器局域網(wǎng)，是 Bosch公司在現(xiàn)代汽車技術(shù)中領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局部網(wǎng)，由于其卓越的性能，極高的可靠性，獨(dú)特靈活的設(shè)計(jì)和低廉的價(jià)格，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場控制、智能大廈、小區(qū)安防、交通工具、醫(yī)療儀器、環(huán)境監(jiān)控等眾多領(lǐng)域。 CAN已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。 CAN總線規(guī)范已被 ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組 織制訂為國際標(biāo)準(zhǔn)， CAN協(xié)議也是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)互連參考模型基礎(chǔ)上的，主要工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。用戶可在其基礎(chǔ)上開發(fā)適合系統(tǒng)實(shí)際需要的應(yīng)用層通信協(xié)議，但由于 CAN總線極高的可靠性，從而使應(yīng)用層通信協(xié)議得以大大簡化。 CAN總線與其它幾種現(xiàn)場總線比較而言，是最容易實(shí)現(xiàn)、價(jià)格最為低廉的一種，但其性能并不比其它現(xiàn)場總線差。 CAN總線由于其采用了許多新技術(shù)及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，與一般的通信總線相比， CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。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。 b) CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息根據(jù)其報(bào)文 ID號的不同分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求； c) CAN采用非破壞性具有優(yōu)先級控制的載波偵聽及碰撞檢測機(jī)制 (CSMA/CD)總線仲裁技術(shù)，信道中傳輸?shù)氖腔鶐盘?，并?guī)定 0為顯性位， 1為隱性位，前者能覆蓋后者。 d) CAN只需通過報(bào)文濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無需專門的“調(diào)度”； e) CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前可 達(dá) 110個(gè)。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)通信距離最長為 40m)。 除了上述提到的特點(diǎn)外， CAN總線 還有一些其它的特點(diǎn)，如： 傳輸時(shí)間短 、數(shù)據(jù)出錯(cuò)率 低 等。 這也是目前 CAN總線在眾多領(lǐng)域被廣泛采用的原因。節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)上信息的接收和發(fā)送站，所謂智能節(jié)點(diǎn)是由微處理器和可編程的 CAN控制芯片組成，它們有兩者合二為一的，也有如本文介紹的，獨(dú)立的通信控制 芯片 (SJA1000)與單片機(jī)接口，后者的優(yōu)點(diǎn)是比較靈活。 CAN通信控制器 SJA1000功能簡介 CAN的通信協(xié)議主要由 CAN控制器完成。 CAN控制器主要由實(shí)現(xiàn) CAN總線協(xié)議的部分和實(shí)現(xiàn)與微處理器接口部分的電路組成。對于不同型號的 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。這里主要以 SJA1000為代表對 CAN控制器的功能作一個(gè)簡單介紹。 電動(dòng)汽車儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 SJA1000是一種獨(dú)立 CAN控制器，它是 PHILIPS公司的 PCA82C200 CAN控制器的替代產(chǎn)品。 SJA1000具有 兩種工作方式 ： BasicCAN(PCA82C200兼容方式 )和 PeliCAN(擴(kuò)展特性方式 )， 工作方式通過時(shí)鐘分頻寄存器中的 CAN方式位來選擇。上電復(fù)位默認(rèn)工作方式是 BasicCAN方式。 PeliCAN工作方式支持具有很多新特性的 。 SJA1000在軟件和引腳上都是與它的前一款 PCA82C200獨(dú)立 CAN控制器兼容的 ，不過 在此基礎(chǔ)上增加了很多新的功能。 SJA1000引腳功能如表 33所示 。 表 33 SJA1000引腳功能 符號 引腳 功能