【正文】 求，現(xiàn)在的單片機開發(fā)系統(tǒng)，除了配備有匯編語言軟件之外，很多還配備了高級語言軟件C51語言。隨著單片機硬件性能的提高，其工作速度越來越快。早期在研制單片機應用系統(tǒng)時，大多以匯編語言作為軟件工具。整個電源電路如圖314所示。整個系統(tǒng)采用的電源電壓，只需+5V電壓即可滿足設計的要求，將交流電經(jīng)變壓器變換為15V交流電，（在實際應用中，由蓄電池供電），采用不可調(diào)的3端穩(wěn)壓器件78L05將電源穩(wěn)定在5V直流輸出。引腳8(Rs)用于選定82C250的工作模式，有3種不同的工作模式可供選擇：高速、斜率控制和待機模式。器件的所有其他部分將繼續(xù)工作。若結(jié)溫超過大約160℃。圖313 PCA82C250功能框圖表35 PCA82C250基本性能參數(shù)符號參數(shù)條件最小值典型值最大值單位電源電壓V電源電流顯性位，V1=1V70mA隱性位，V1=4V14mA待機模式100170ACANH，CANL腳直流電壓0V8+18V差動總線電壓V傳播延時高速模式50ns工作環(huán)境溫度40125℃表36 PCA82C250引腳功能符號引腳說明TXD1發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端GND2接地3電源RXD4接收數(shù)據(jù)輸出端5基準電壓輸出端CANL6低電平CAN電壓輸入/輸出端CANH7高電平CAN電壓輸入/輸出端Rs8斜率電阻輸入端PCA82C250驅(qū)動電路內(nèi)部具有限流電路，可防止發(fā)送輸出級對電源、地或負載短路。PCA82C250的功能框圖如圖313所示。b) PCA82C250的介紹：CAN控制器接口芯片PCA82C250是協(xié)議控制器和物理傳輸線路之間的接口，對總線提供差動發(fā)送能力，對CAN控制器提供差動接收能力。在選擇電容類型時，應盡量選擇高頻特性好的電容器，如陶瓷電容或鉭電容，并且盡量靠近6N137光耦合器的電源管腳；另外，輸入使能管腳在芯片內(nèi)部已有上拉電阻，無需再外接上拉電阻。圖312 6N137的內(nèi)部結(jié)構(gòu)光耦合器6N137的真值表如表34所示。6N137的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖312所示，信號從腳2和腳3輸入，發(fā)光二極管發(fā)光，經(jīng)片內(nèi)光通道傳到光敏二極管，反向偏置的光敏管光照后導通，經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換后送到與門的一個輸入端，與門的另一個輸入為使能端，當使能端為高時與門輸出高電平，經(jīng)輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。本系統(tǒng)采用斜率控制模式，斜率電阻Rs可根據(jù)總線通訊速度適當調(diào)整，這里選擇了47K。 CANH和CANL與地之間并聯(lián)了兩個30pF的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。PCA82C250與CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。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)電源模塊實現(xiàn)。為了增強CAN總線節(jié)點的抗干擾能力，SJA1000的TX0和RXO并不是直接與82C250的TXD和RXD相連，而是通過高速光耦6N137后與82C250相連，這樣就很好的實現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點間的電氣隔離。SJA1000的AD0～AD7連接到89C52的P0口，,CPU通過這些地址可對SJA1000執(zhí)行相應的讀寫操作。圖311 CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點硬件電路原理圖從圖311中可以看出，電路主要由四部分所構(gòu)成：微控制器89C5獨立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線收發(fā)器82C250和高速光電耦合器6N137。SJA1000是獨立CAN通信控制器，82C250為高性能CAN總線收發(fā)器。顯性電平將喚醒處于睡眠方式的SJA1000。 表33 SJA1000引腳功能符號引腳功能AD0～AD723～28，1，2地址/數(shù)據(jù)復用總線ALE3ALE信號(Intel方式)或AS信號(Motorola方式)/CS4片選輸入，低電平允許訪問SJA1000/RD5微控制器的讀信號(Intel方式)或E信號(Motorola方式)/WR6微控制器的寫信號(Intel方式)或讀寫信號(Motorola方式)CLKOUT7SJA1000 產(chǎn)生的，提供給微控制器的時鐘輸出信號，此信號由內(nèi)部振蕩器經(jīng)可編程分頻器得到。SJA1000在軟件和引腳上都是與它的前一款PCA82C200獨立CAN控制器兼容的，不過在此基礎上增加了很多新的功能。SJA1000具有兩種工作方式：BasicCAN(PCA82C200兼容方式)和PeliCAN(擴展特性方式)，工作方式通過時鐘分頻寄存器中的CAN方式位來選擇。這里主要以SJA1000為代表對CAN控制器的功能作一個簡單介紹。CAN控制器主要由實現(xiàn)CAN總線協(xié)議的部分和實現(xiàn)與微處理器接口部分的電路組成。節(jié)點是網(wǎng)絡上信息的接收和發(fā)送站，所謂智能節(jié)點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，獨立的通信控制芯片(SJA1000)與單片機接口，后者的優(yōu)點是比較靈活。除了上述提到的特點外，CAN總線還有一些其它的特點，如：傳輸時間短、數(shù)據(jù)出錯率低等。d) CAN只需通過報文濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多點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)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達110個。其特點可概括如下：a) CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡上任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上其它節(jié)點發(fā)送信息，通信方式靈活，且無需占地址等節(jié)點信息。CAN總線與其它幾種現(xiàn)場總線比較而言，是最容易實現(xiàn)、價格最為低廉的一種，但其性能并不比其它現(xiàn)場總線差。CAN總線規(guī)范已被ISO國際標準組織制訂為國際標準，CAN協(xié)議也是建立在國際標準組織的開放系統(tǒng)互連參考模型基礎上的，主要工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。 CAN通信原理及其實現(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)中領先推出的一種多主機局部網(wǎng)，由于其卓越的性能，極高的可靠性，獨特靈活的設計和低廉的價格，現(xiàn)已廣泛應用于工業(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)控等眾多領域。一般情況下廠家已設定好，可不再調(diào)節(jié)。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連接到單片機的P1口，～, VDD和VSS是最基本的電源，在這里接5V即可，第三個引腳V0的接法如上圖所示即可，當LCD與單片機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。其引腳說明如表32所示。設定一個字符或數(shù)字由8*8個點陣來表示，也就是說每個字符由8個字節(jié)組成，將這8個字節(jié)作為一個數(shù)組存入RAM里。之后，每次先通過控制字指定開始位置，然后順序?qū)懭朦c的信息。該芯片自帶雙控制芯片，自動完成液晶控制。通過單片機測量產(chǎn)生脈沖的頻率，就可以得出被測體的轉(zhuǎn)速。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一位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。s10181。A輸出集電極暗電流=20V1181。其廣泛應用于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、傳真機紙張檢測、與ST288A結(jié)合使用可判別被測物的運動方向及正反轉(zhuǎn)速測量、行程測量等。b) 檢測距離可調(diào)整范圍大，4～13mm可用。 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。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，當旋轉(zhuǎn)部件上的反光貼紙通過光電傳感器前時，光電傳感器的輸出就會跳變一次。在一定時間內(nèi)對信號計數(shù)便可測出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速值。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，反射記號對投射光點的反射率發(fā)生變化。測量盤隨被測物體轉(zhuǎn)動，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。 光電測速傳感器及其硬件接口電路設計 光電測速傳感器簡介它分為投射式和反射式兩類。進入測溫模式后，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，通過其獨有的單總線協(xié)議，實現(xiàn)與單片機的數(shù)據(jù)傳輸，完成數(shù)據(jù)采集。 DS18B20與單片機的硬件接口設計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。d) 支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點測溫?！?。主要特點及技術(shù)指標有：a) 用戶可自設定非易失性的報警上下限溫度值。本次系統(tǒng)設計的串行通信接口電路如圖37所示。 在Windows環(huán)境（Windows NT、Win9Windows2000）下，串口是系統(tǒng)資源的一部分。當數(shù)據(jù)從CPU經(jīng)過串行端口發(fā)送出去時，字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行的位。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F電平。MAX232引腳圖如圖36所示。 MAX232介紹MAX232是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。微控制器有許多標準的通信方法,但在主/從嵌入式系統(tǒng)中,最常用的是RS232串行接口、SPI和I2C。 經(jīng)以上分析設計，有關(guān)系統(tǒng)中STC89C52單片機最小系統(tǒng)硬件設計原理圖如圖35所示。SW松手，C1又充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位。上電時，C1充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位；幾個毫秒后，C1充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機進入工作狀態(tài)。本系統(tǒng)所選的電阻電容參數(shù)如圖34中所示。為使其可靠復位，RST引腳上電復位時間應保持20ms以上的高電平。在本系統(tǒng)中采用按鍵手動電平自動復位如下圖34所示。當晶振頻率為12MHz時，典型值為C1=10F，R1=。電容充電結(jié)束后，系統(tǒng)復位結(jié)束，開始正常工作。a) 上電自動復位對于MCS51系列來說，最簡單的上電復位電路如圖33所示，就是由一個電阻和一個電容構(gòu)成的。內(nèi)部復位電路在每個機器周期S5P2對片外復位信號采樣一次，當RST引腳出現(xiàn)連續(xù)兩個機器周期的高電平時，單片機就能完成一次復位。單片機復位電路包括片內(nèi)，片外兩部分。在這里選C1=C2=15pF，（因為可以準確地得到9600波特率或19200波特率，用于有串口通訊的場合） 單片機的復位電路硬件設計復位操作可以使單片機初始化，也可以使死機狀態(tài)下的單片機重新啟動，計算機在啟動時，都需要復位，使CPU和系統(tǒng)中其它部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。這種方式為內(nèi)部振蕩方式，如圖32所示。b) 內(nèi)部振蕩方式MCS單片機內(nèi)有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這種方式是用來使單片機的時鐘與外部信號保持同步。因此，單片機時鐘電路通?？梢杂袃煞N形式內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。對51系列單片機來說，最小系統(tǒng)一般應該包括：單片機、時鐘電路、復位電路等。 3. 車用儀表控制系統(tǒng)的硬件設計 單片機最小系統(tǒng)單片機作為微型計算機的一個重要分支，應用面很廣，發(fā)展很快。用戶只需向LCM送入相應的命令和數(shù)據(jù)就可實現(xiàn)所需要的顯示內(nèi)容，與單片機接口簡單，使用靈活方便。要使用點陣字符型LCD顯示器，必須有相應的LCD控制器、驅(qū)動器，來對LCD顯示器進行掃描、驅(qū)動，以及一定空間的RAM和ROM來存儲寫入的命令和顯示字符的點陣。字段型以長條狀組成的字符顯示，主要用于數(shù)字顯示。此外它們還可以和其它功率轉(zhuǎn)移器件一起構(gòu)成大電流的穩(wěn)壓電源,如可驅(qū)動輸出電流高達100毫安的穩(wěn)壓器。系統(tǒng)選擇了一種固定電壓(5V)三端集成穩(wěn)壓器78L05，其適用于很多應用場合。它是效率最高、最可靠的檢測裝置。它包含調(diào)制光源，由光敏元件等組成的光學系統(tǒng)、放大器、開關(guān)或模擬量輸出裝置，光電式傳感器由獨立且相對放置的光發(fā)射器和收光器組成。b) 轉(zhuǎn)(車)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器的類型很多，因為光電傳感器具有線性度好、分辨率高、噪音小和精度高等優(yōu)點，所以我們選擇光電轉(zhuǎn)速傳感器來進行轉(zhuǎn)速的檢測。而本系統(tǒng)卻選擇了DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20。三種類型傳感器各有特點，其應用場合也略有區(qū)別。a) 溫度傳感器溫度傳感器主要用于檢測發(fā)動機溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度以及催化溫度等。這種方案雖然選用芯片多，所占空間大，外圍接口擴展局限，但其使用更為靈活、方便。因此采用了傳統(tǒng)的CAN CAN通信模塊根據(jù)CAN 串口通信模塊單片機的串口通信模塊主要是用于擴展單片機的功能，使其功能更加強大，操作更加方便，在有串口通信模塊的情況下，可以實現(xiàn)在電腦上直接對整個系統(tǒng)進行操作，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；也可以在計算機上直接對該系統(tǒng)的單片機進行讀寫控制，如可以直接寫入本設計需要的程序，直接控制與測溫相關(guān)的溫度調(diào)節(jié)。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，它是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器FPEROM（Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機模塊電源模塊串口通信模塊LCD顯示CAN控制器溫度信號車速信號CAN收發(fā)器測溫