【正文】 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)。 這也是目前 CAN總線(xiàn)在眾多領(lǐng)域被廣泛采用的原因。 CAN通信控制器 SJA1000功能簡(jiǎn)介 CAN的通信協(xié)議主要由 CAN控制器完成。 對(duì)于不同型號(hào)的 CAN總線(xiàn)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。 電動(dòng)汽車(chē)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。上電復(fù)位默認(rèn)工作方式是 BasicCAN方式。 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(guò) 在此基礎(chǔ)上增加了很多新的功能。 表 33 SJA1000引腳功能 符號(hào) 引腳 功能 AD0～ AD7 23～ 28， 1， 2 地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用總線(xiàn) ALE 3 ALE信號(hào) (Intel方式 )或 AS信號(hào) (Motorola方式 ) /CS 4 片選輸入 ， 低電平允許訪(fǎng)問(wèn) SJA1000 /RD 5 微控制器的讀信號(hào) (Intel方式 )或 E信號(hào) (Motorola方式 ) /WR 6 微控制器的寫(xiě)信號(hào) (Intel方式 )或讀寫(xiě)信號(hào) (Motorola方式 ) CLKOUT 7 SJA1000 產(chǎn)生的 ， 提供給微控制器的時(shí)鐘輸出信號(hào)，此信號(hào)由內(nèi)部振蕩器經(jīng)可編程分頻器得到。顯性電平將喚醒處于睡眠方式的 SJA1000。 SJA1000是獨(dú)立 CAN通信控制器， 82C250為高性能 CAN總線(xiàn)收發(fā)器。 圖 311 CAN總線(xiàn)系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)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(dú)立 CAN通信控 制器 SJA1000、 CAN總線(xiàn)收發(fā)器 82C250和高速光電耦合器 6N137。 SJA1000的 AD0～ AD7連接到 89C52的 P0口， CS 連接到 89C52的 ， 0的 CPU片外存貯器地址可選中 SJA1000,CPU通過(guò)這些地址可對(duì) SJA1000執(zhí)行相應(yīng)的讀寫(xiě)操作。 為了增強(qiáng) CAN總線(xiàn)節(jié)點(diǎn)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(guò)高速光耦 6N137后與 82C250相連，這樣就很好的實(shí)現(xiàn)了總線(xiàn)上各 CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。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(kāi)關(guān)電源模塊實(shí)現(xiàn)。 PCA82C250與 CAN總線(xiàn)的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。 CANH和 CANL與地之間并聯(lián)了兩個(gè) 30pF的小電容，可以起到濾除總線(xiàn)上的高頻干擾和一定的 防電磁輻射的能力。 本系統(tǒng)采用 斜率控制模式 ，斜率電阻 Rs可根據(jù)總線(xiàn)通訊速度適當(dāng)調(diào)整 ，這里 選擇了 47K。 6N137 的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖 312所示，信號(hào)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(dǎo)通，經(jīng) 電流 電壓轉(zhuǎn)換后送到與門(mén)的一個(gè)輸入端，與門(mén)的另一個(gè)輸入為使能端，當(dāng)使能端為高時(shí)與門(mén)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。 電動(dòng)汽車(chē)儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 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。在選擇電容類(lèi)型時(shí)，應(yīng)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(wú)需再外接上拉電阻。 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(xiàn)路之間的接口，對(duì)總線(xiàn)提供差動(dòng)發(fā)送能力，對(duì) CAN控制器提供差動(dòng) 接收能力 。 PCA82C250的功能框圖如圖 313所示。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 2021) 17 圖 313 PCA82C250功能框圖 表 35 PCA82C250基本性能參數(shù) 符號(hào) 參數(shù) 條件 最小值 典型值 最大值 單位 Vc 電源電壓 V Ic 電源電流 顯性位， V1=1V 70 mA 隱性位， V1=4V 14 mA 待機(jī)模式 100 170 ? A Vcan CANH， CANL腳直流電壓 0VVc 8 +18 V Vdiff 差動(dòng)總線(xiàn)電壓 V Tpd 傳播延時(shí) 高速模式 50 ns Tamb 工作環(huán)境溫度 40 125 ℃ 表 36 PCA82C250引腳功能 符號(hào) 引腳 說(shuō)明 TXD 1 發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端 GND 2 接地 Vc 3 電源 RXD 4 接收數(shù)據(jù)輸出 端 Vref 5 基準(zhǔn)電壓輸出端 CANL 6 低電平 CAN電壓輸入 /輸出端 CANH 7 高電平 CAN電壓輸入 /輸出端 Rs 8 斜率電阻輸入端 PCA82C250驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部具有限流電路，可防止發(fā)送輸出級(jí)對(duì)電源、地或負(fù)載短路。若結(jié)溫超過(guò)大約 160℃。器件的所有其他部分將繼續(xù)工作。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(jī)模式 。 電源電路 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(mǎn)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 （在實(shí)際應(yīng)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。 整個(gè)電源電路如圖 314所示。早期在 研制單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，大多以匯編語(yǔ)言作為軟件工具。隨著單片機(jī)硬件性能的提高，其工作速度越來(lái)越快。為了適應(yīng)這種要求，現(xiàn)在的單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，除了配備有匯編語(yǔ)言軟件之外，很多還配備了高級(jí)語(yǔ)言軟件 C51語(yǔ)言。另一部分則是整個(gè)系統(tǒng)的 CAN通信模塊的軟件設(shè)計(jì)。 圖 41 DS18B20 模塊程序 流程圖 圖 42 測(cè)速 主程序流程圖 測(cè)速模塊 本系統(tǒng)采用 STC89C52 中的 T0 定時(shí)器和 T1計(jì)數(shù)器配合使用對(duì) 轉(zhuǎn)速脈沖 定時(shí) 計(jì)數(shù)。 本設(shè)計(jì)程序編程的思想就是在給定的 10ms 之內(nèi)，用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器T1 對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 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。 其流程圖如圖 43 所示。 a) 初始化子程序設(shè)計(jì) SJA1000的初始化只有在復(fù)位模式下才可以進(jìn)行。其流程圖如圖 44所示。節(jié)點(diǎn)向總線(xiàn)上發(fā)送報(bào)文的過(guò)程是：?jiǎn)纹瑱C(jī)將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按 CAN格式組成一幀報(bào)文，寫(xiě)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(xiàn)上。這樣如果在函數(shù)里一直等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，會(huì)使整個(gè)微處理器的性能下降。 其發(fā)送流程圖如圖 45所示。 SJA1000報(bào)文的接受主要有兩種方式：中斷接收方式和查詢(xún)接收方式。 本設(shè)計(jì)中， 以查詢(xún)接收方式為例 ， 關(guān)于 其流程圖不再給出。 系統(tǒng)硬件調(diào)試 本系統(tǒng)調(diào)試主要是采取了分模塊進(jìn)行調(diào)試的方法。當(dāng)初 板子做好以后 ， 我一口氣就把所有的元件焊上去了，這樣對(duì)于沒(méi) 有調(diào)試過(guò)的板子，就很難找到原因。 當(dāng) 出現(xiàn)問(wèn)題 時(shí) ，可以按以下步驟進(jìn)行： a) 檢查原理圖連接是否正確 返回 開(kāi)中斷 進(jìn)入工作模式 開(kāi)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(xiě)發(fā)送報(bào)文 ID、 將數(shù)據(jù)寫(xiě)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(kāi)始 N 電動(dòng)汽車(chē)儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 b) 檢查原理圖與 PCB圖是否一致 c) 檢查原理圖與器件的 DATASHEET上引腳是否一致 d) 用萬(wàn)用表檢查是否有虛焊，引腳短路現(xiàn)象 e) 有條件的可以用示波器 系統(tǒng) 的硬件 調(diào)試 是一個(gè)需要我們 多觀(guān)察，多思考 的過(guò)程 。 本系統(tǒng)實(shí)物圖 如圖 51所示。 a) Keil uVision3 Keil Software公司推出的 uVision3是一款可用于多種 8051 MCU的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，該 IDE同時(shí)也是 PK51及其它開(kāi)發(fā)套件的一個(gè)重要組件。此外其內(nèi)置的仿真器可模擬目標(biāo) MCU，包括指令集、片上外圍設(shè)備及外部信號(hào)等。 b) STCISP 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 2021) 23 STCISP 是一款 單片機(jī) 下載編程燒錄軟件，是針對(duì) STC 系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載 STC89 系列、 12C2052 系列和 12C5410 等系列的 STC 單片機(jī)，使用簡(jiǎn)便，現(xiàn)已被廣泛使用。 如果出現(xiàn) 無(wú)法加載程序 的問(wèn)題 ， 可以考慮以下幾種情況 ： a) 電路原理，元器件焊接有無(wú)問(wèn)題 b) 串口是否穩(wěn)定 c) 是否 選擇 正確的單片機(jī)型號(hào) ， 正確的串口 d) 操作順序是否正確 通過(guò)上述硬件和軟件的調(diào)試，下圖 52中給出了本系統(tǒng)測(cè)溫顯示模塊的顯示結(jié)果。針對(duì)實(shí)時(shí)顯示汽車(chē)車(chē)速、溫度等的要求，通過(guò)兩類(lèi)傳感器對(duì)汽車(chē)車(chē)速， 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(chē)組合儀表電 子化系統(tǒng)的基本工作。 通過(guò)車(chē)用 儀表 控制 系統(tǒng)的 總體方案的研究，提出基于單片機(jī)控制的車(chē)用儀表控制系統(tǒng)的總體方案。 c) 在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，課題 成功的將 CAN總線(xiàn)引入到汽車(chē)儀表設(shè)計(jì)通信中，利用 CAN總線(xiàn)的通信速率高、容錯(cuò)性強(qiáng)等特點(diǎn)，提高了整個(gè)汽車(chē)儀表系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí) 性和可靠性，大大的節(jié)約和簡(jiǎn)化汽車(chē)布線(xiàn)系統(tǒng) 。為了進(jìn)一步滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需求，在以后的工作中，汽車(chē)組合儀表平臺(tái)系統(tǒng)有待改進(jìn)方面如下 ： a) 顯示參量的單一，本課題 中只研究了汽車(chē)的兩種最基本信號(hào)，車(chē)速和溫度，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所以，在將來(lái)的工作中完全可以利用 CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)將其打造成車(chē)內(nèi)控制和娛樂(lè)于一體的信息平臺(tái)系統(tǒng)。但隨著顯示畫(huà)面的增多，芯片內(nèi)部 8K的 flash編程容量將不能滿(mǎn)足需求 ，控制芯片需要重新選型。 指導(dǎo)老 師淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 ，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。本課題 從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。謝謝各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和幫助。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 2021) 27 附 錄 附錄 1：程序清單 附錄 2：設(shè)計(jì)圖紙 附錄 3：元器件目錄表 電動(dòng)汽車(chē)儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28 附錄 1：程序清單 附錄 測(cè) 溫 顯示 模塊 程序清單 include define uchar unsigned char define uint unsigned int define T_cont 。 uchar code wele1[]={Design by:ljh}。 uchar code ds18b20[]={speed: OK m/s}。 sbit DS=P3^4。 uchar t_bai,t_shi,t_ge,t_feng,t_miao。 sbit lcdrs=P2^1。 /////////////////////////////////////////////////////////////////////// void delay(uint z) { uint x,y。x0。y0。 } void dsreset(void) //send reset and initialization mand { uint i。 i=103。 DS=1。 while(i0)i。 bit dat。i++。i++。 dat=DS。 while(i0)i。 } uchar tmpread(void) //read a byte date 讀一個(gè)字節(jié) { uchar i,j,dat。 for(i=1。i++) { j=tmpreadbit()。 //讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好 //一個(gè)字節(jié)在 DAT 里 } return(dat)。 uchar j。 for(j=1。j++) { testb=datamp。 dat=dat1。 i++。 DS=1。while(i0