【導讀】高、抗干擾能力強、通訊速率高、維護成本低及其獨特的設計越來越受到人們的重視，并被公認為是最有前途的現(xiàn)場總線之一。基于CAN總線的遠程數據采集系統(tǒng)分為上位機、CAN總線和下位機三個部分。位機建立友好的人機交互界面；CAN總線采用總線型拓撲結構，通信電纜采用雙絞線；下位機部分是兩個傳感器節(jié)點。MPX53DP做簡要介紹，并分析設計放大電路；接著介紹單片機AT89C52及其附屬電路，特別對鍵盤做了重點分析介紹；分析軟件算法，使用C51語言編程；最后介紹系統(tǒng)調試。

　　

【正文】 a 鍵用于更改測壓范圍。 KeyLock 鍵是鎖鍵盤的，由于鍵盤不是經常使用，而使用時必須占用數碼管顯示按下的鍵，同時也能防止鍵盤誤操作，有必要設定鎖鍵盤鍵。 當要使用鍵盤時，則必須 首先按下此鍵，表示進入鍵盤處理，此后按下鍵盤的其他鍵值時能在顯示上馬上體現(xiàn)出來，直到再次按下 KeyLock 鍵，退出，鍵盤處理。盡管 KeyLock 鍵能防止鍵盤誤操作，但當按錯鍵時就退出鍵盤處理，比較麻煩，所以最好有一個 Delete 取消鍵，用于在各個鍵之間切換，而不 退出鍵盤處理。確認鍵的設置是顯而易見的，各個數值的確定，功能鍵的確定都要依靠 ENTER 確認鍵來實現(xiàn)。 在實際的工業(yè)現(xiàn)場中，熱電偶由于各種原因造成損壞，必須更換熱 電 偶，同時也有可能在同一個測溫點要測量的溫度范圍也有可能發(fā)生變化，需要更換不同類型的熱電偶，所以在本設計設計的系統(tǒng)中 可以在線更改熱電偶的線性化轉折點坐標值， 在更改熱 電 偶的兩端折點時也就更改了熱電偶的測溫范圍，這樣，在要更換不同類型的熱電偶或更改熱電偶的測溫范圍時，就可以不用更換系統(tǒng)其它的部分，只要通過鍵盤更改折點就可以內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 24 了。這樣設計既減少了系統(tǒng)維護的成 本，又有利于系統(tǒng)的維護。所以設定更改折點值的Tspot 鍵。更改上下限報警值在實際的工業(yè)生產中也是經常用到的，所以本設計設定了HL 鍵，用于更改上下限報警值。 本設計通過 4*4 矩陣鍵盤的 8 個輸出口與 89C52 的 P2 口的 8 個輸入 /輸出口相接， 4根列線與 、 、 、 相連接， 4 位行線與 、 、 、 相連接 。當有鍵按下時，通過單片機對 P2 口的讀寫操作，就可以確定是否有鍵按下，以及哪個鍵被按下。 看門狗及復位電路 看門狗定時器的預置時間是通過 X5045 的狀態(tài)寄 存器的相應位來設定的。 X5045 狀態(tài)寄存器共有 6 位有含義，其中 wd wd0 和看門狗電路有關，其余位和 EEPROM 的工作設置有關。 wd1＝ 0， wd0=0，預置時間為 。 wd1＝ 0， wd0=1，預置時間為 。 wd1＝ 1， wd0=0； 預置時間為 。 wd1＝ 1， wd0=1， 禁止看門狗工作。 X5045 在讀寫操作之前，需要先向它發(fā)出指令，指令名及指令格式如表 所示。 表 X5045指令及其含義 指令名 指令格式 操作 WRE 000000110 允許寫操作 WRDI 000000100 禁止寫操作 RDSR 000000101 讀狀態(tài)寄存器 WRSR 000000001 寫狀態(tài)寄存器 READ 0000A8011 把開始于所選地址中 WRITE 0000A8010 把數據寫入所選地址 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 25 看門狗及復位電路 如圖 所示。 X5045 芯片內包含有一個看門狗定時器，可通 過軟件預置系統(tǒng)的監(jiān)控時間。在看門狗定時器預置的時間內若沒有總線活動，則 X5045 將從 RST 輸出一個高電平信號，經過微分電路 C R3 輸出一個正脈沖，使 單片機 復位。 V C CS O/ C S/ W PV S SR S TS C KS IA T 8 9 5 2P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R S T+ 5+ 57 4 l s 3 2x 5 0 4 5+R 1R 2R 31 K1 0 K1 0 KC 12 2 μ FC 20 . 1 μ FS 圖 看門狗及復位電路 圖 電路中，復位信號共有 3個：上電復位 (C R2)，人工復位 (S、 R R2)和watchdog 復位 (C R3)，通過或門綜合后加到 單片機 RST 端。 C R3的時間常數不必太大，有數百微秒即可，因為這時 單片機 的振蕩器已經在工作。預置時間為 。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 26 第五章 軟件編程 軟件編程概述 軟件設計部分是本設計的重點。 軟件設計的 主要 功能 是鍵盤、通信和信號采集的編程及程序的調試。 由于 C51 語言相對單片機匯編語言具有可讀性強，可移植性強，易學易用，便于修改維 護等優(yōu)點，本設計采用 C51 進行下位機 傳感器 節(jié)點進行 軟件編程。上位機部分的監(jiān)測界面使用 VB 語言編程。 本設計的軟件編程主要是對溫度傳感器節(jié)點和壓力傳感器節(jié)點的采集部分的編程，由于 基于 CAN 總線的遠程數據采集系統(tǒng)的節(jié)點間的通信就是和采集部分在一起， 所以本章也涉及 CAN 總線通信程序 。通過編寫 各功能子 程序，實行模塊化編程，這樣能提高編程效率，便于閱讀和修改 ，本設計實行模塊化設計。 在本章接下來的小節(jié)中，通過對溫度傳感器節(jié)點和壓力傳感器節(jié)點的 算法分析 ，設計系統(tǒng)的軟件，源程序見附錄 D。 溫度傳感器節(jié)點 軟件設計 溫度傳感器節(jié)點主要是分時采集兩路溫度信號，經 A/D 轉換后送單片機進行冷端溫度補償 及標度 變換送顯示，并判斷是否超限 ，根據判斷顯示結果。當有鍵盤輸入時，進入鍵盤處理子程序處理鍵盤的輸入，鍵盤主要是更改上、下限，更改溫度標度變換時的折點坐標，在鍵盤更改程序參數后，調用數據上傳函數把更改后的參數傳輸給上位機，以實現(xiàn)各個節(jié)點數據信息的同步。在鍵盤鎖開鎖后，只采樣兩路信號后不顯示出來，因為此時鍵盤已經占據數碼管顯示。通過定時中斷程序把采集的溫度數據傳輸到上位節(jié)點。溫度傳感器節(jié)點的主 程序 流程圖如圖 。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 27 MCU 初始化主 要是對單片機中用到的全局變量的定義，如鍵盤的輸入值、報警值、溫度采樣值的定義 及 賦初值，也包括用到的端口和一些標志位等的定義和賦初值以及看門狗的初 始 化。 圖中 CAN 控制器的復位，初始化，以及定時器 T0、中斷的初始化都是為溫度傳感器節(jié)點與上位機 節(jié)點通信做準備。 開 始M C U 初 始 化C A N 控 制 器 復 位C A N 控 制 器 初 始 化鍵 處 理 標 志 為 0 ？NY定 時 器 T 0 初 始 化調 鍵 盤 掃 描 處 理 子 程 序調 顯 示 處 理 子 程 序延 時 2 秒調 溫 度 冷 端 補 償 子 程 序調 標 度 變 換 子 程 序 圖 溫度傳感器節(jié)點主程序流程圖 鍵盤掃描處理 子 程序是本設計的重點，在鍵盤掃描處理程序中先掃描鍵盤，若有鍵按下，延時 10ms，再判斷是否有鍵按下，沒有則退出鍵盤，有則讀取鍵值，并設置有鍵內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 28 按 下標志位。 等待按鍵釋放后，判斷是否是鎖鍵盤鍵按下了，若是則對 鎖 鍵盤 標志位 取反，退出循環(huán) 。 否則繼續(xù)往下執(zhí)行。當鎖鍵盤標志位和鍵標志位都為 1 時，判斷是否是小數點鍵按下，若是則設置小數點標志位并送顯示，否則判斷是否是數字鍵，要是則調用數字鍵處理子程序，要不是則判斷是否是其它功能鍵按下，若是則進入相對應的功能鍵處理子程序，處理完后退出鍵盤處理子程序。 鍵盤掃描處理子程序如圖 所示。 初 始 化鍵 盤 掃 描 處 理 子 程 序鍵 釋 放了 嗎 ？讀 取 鍵 值 并 設 置鍵 標 志 位延 時 1 0 m s有 鍵 按 下嗎 ？鍵 標 志 位為 1 ？鍵 鎖 標 志 位為 1 ？是 鎖 鍵 盤按 下 嗎 ？有 鍵 按 下 嗎 ？鍵 鎖 標 志 位 取 反進 入 數 字 鍵 處 理子 程 序YNY是 數 字 鍵按 下 嗎 ？進 入 更 改 報 警 值處 理 子 程 序是 取 消鍵 嗎 ？是E N T E R鍵 嗎 ？是 T s p o t鍵 嗎 ？是 H L鍵 ？進 入 取 消 鍵處 理 子 程 序進 入 確 認 鍵處 理 子 程 序進 入 更 改 折 點處 理 子 程 序NNYYY返 回YYYYNNNNNYYNN設 置 小 數 點 標 志 位并 送 顯 示是 小 數點 鍵 按下 嗎 ？YNN 圖 溫度 鍵 盤掃描處理子程序流程圖 在數字鍵處理子程序中，主要是如何實現(xiàn)的 鍵盤輸入數字的 移動方向。 初始化后判斷小數點標志位是否為 1，若為 1，則求出小數點后位數的個數再加 1，賦給變量 K，然后把新輸入的數字除以 10 的 K 次方后和原數值相加后就得到處理后的數值。若小數點內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 29 標志位不為 0，則原數值乘 10 和新輸入的數字相加得到處理后的數值，最后送顯示。 子初 始 化數 字 鍵 處 理 子 程 序小 數 點鍵 標 志為 1 ？調 用 顯 示 處 理子 程 序返 回NY新 數 值 = 原 數 值 + 輸 入 數字 / 1 0K新 數 值 = 原 數 值 * 1 0 + 輸入 數 字K = 小 數 點 后 位 數 + 1 初 始 化 i = 0返 回( i + + ) = 4 ?NY更 改 折 點子 程 序顯 示 折 點 的 豪 伏 熱電 勢顯 示 折 點 溫 度延 時 1 秒延 時 1 秒 設 置 更 改 折 點 標志 位 S p o t _ F l a g = 1 圖 溫度節(jié)點 數字鍵處理 子程序流程圖 圖 更改 折點 處理子程序流程圖 程序流程圖如圖 所示。 如圖 所示，當按下 TSpot 鍵時，首先循環(huán)顯示已有的折點的溫度和對應的毫伏電壓。然后設置更改折點標志位 SpotFlag=1，以便按下確認鍵后通過判斷 SpotFlag 的值來更改折點坐標。 如圖 所示，當按下 HL 鍵時，更改報警值，首先判斷更改標志位的值，若為 0，則使 High_Flag=1，當按下數值并按下確認鍵后就能更改上限報警值，使 flag1=1，準備內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 30 下一次按下 HL 鍵能切換到更改下限報警值，使 Low_Flag=0。若為 flag1=1 則與前面情況相同，同時還有可能出現(xiàn)兩種情況都不是的情況，直接退出。 f a g 1 = 0 ，H i g h _ F l a g = 0 ，下 限 標 志 位L o w _ F l a g = 1f a g 1 = 1 ， 上 限 標 志位 H i g h _ F l a g = 1 ，L o w _ F l a g = 0更 改 報 警 值 標 志f l a g 1 = 0 ？更 改 報 警 值 處 理 子 程 序返 回顯 示 上 限 報 警 值顯 示 下 限 報 警 值YN更 改 報 警 值 標 志f l a g 1 = 0 ？NY 鍵盤輸入數值清0取消鍵處理子程序報警相關標志位清0顯示0表取消成功返回 小數點標志清0移位 圖 更改報警值處理子程序流程圖 圖 取消鍵處理子程序流程圖 如圖 所示，當按下 Delete 鍵時，對鍵盤的輸入的數值清零，報警相關標志位、小數點相關標志位清零，只是在改變折點時只對數值清零，而不對標志位清零，以免造成輸入的混亂。 由于 鍵盤中有幾個功能鍵，所以在按下確認鍵后首先判斷 各 功能鍵標志位，若 某功能鍵標志位 為 1， 則說明是對該功能鍵進行相關的操作。 如圖 所示，首先進行初始化，判斷是否折點標志位是否為 1，若是，再判斷折點更改標志位是否為 0，為 0 說明輸入的數值是溫度標度變換折線化的折點對應的溫度，把它存于折點溫度數組，若為 1 則把它存于折點毫伏電壓數組。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 31 初 始 化折 點 標 志 位= 1 ？確 認 鍵 處 理子 程 序計 算 折 線 的 斜 率并 顯 示 出 來調 用 上 傳 折 點子 程 序折 點 更 改標 志 位 = 0把 輸 入 數 值 存儲 于 熱 電 勢 數組折 點 更 改 標 志位 = 1把 輸 入 數 值 存儲 于 折 點 數 組存 儲 于 熱 電 勢 數 組的 數 達 到 4 個 ？折 點 更 改 標志 位 = 0 ？清 除 相 關 標 志位 和 數 值上 限 報 警 更 改標 志 位 為 1 ？返 回清 除 相 關 標 志位 和 數 值下 限 報 警 更 改 標 志位 為 1 ？NYNYYNNYNY更 改 上 限 報 警值 并 顯 示調 用 上 傳 上 限 報 警值 子 程 序調 用 上 傳 下 限 報 警值 子 程 序更 改 下 限 報 警值 并 顯 示 圖 溫度節(jié)點 確認鍵處理子程序流程圖 當輸入的毫伏電壓數組的數達到 4 個時，調用上傳溫度 折