基于單片機(jī)的電集中抄表設(shè)計(jì)論文資料

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　1 集中抄表系統(tǒng)的發(fā)展及概況1</p><p>　　1.1 電集中抄表系統(tǒng)1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外發(fā)展的概況2</p><p>　　1.3

2、住宅抄表自動化系統(tǒng)應(yīng)用條件3</p><p>　　2 方案論證與比較3</p><p>　　2.1 抄表部分3</p><p>　　2.1.1方案1：3</p><p>　　2.1.2方案2：3</p><p>　　2.1.3方案3：3</p><p>　　2.2 數(shù)據(jù)傳輸部分4

3、</p><p>　　2.2.1方案1：4</p><p>　　2.2.2方案2：4</p><p>　　2.2.3方案3：4</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 電能表模塊電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1.1AT89C51介紹6</p&

4、gt;<p>　　3.1.2固態(tài)繼電器9</p><p>　　3.1.3光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1.4電流檢測電路11</p><p>　　3.1.5單片機(jī)系統(tǒng)電路12</p><p>　　3.2 CAN總線接口電路的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2.1CAN總線概況

5、12</p><p>　　3.2.2SJA1000介紹13</p><p>　　3.2.3與PCA82C200兼容性16</p><p>　　3.2.4PCA82C250/251收發(fā)器17</p><p>　　3.2.5RS-232標(biāo)準(zhǔn)18</p><p>　　3.2.6MAX232 芯片簡介21</p

6、><p>　　3.2.7CAN總線接口電路22</p><p>　　3.2.8硬件電路23</p><p><b>　　4.軟件設(shè)計(jì)24</b></p><p>　　4.1主程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4.1所示24</p><p>　　4.2 抄表模塊軟件設(shè)計(jì)25</p><p&

7、gt;　　4.3 CAN總線程序設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.3.1初始化程序流程圖27</p><p>　　4.3.2接收程序流程圖28</p><p>　　4.3.3發(fā)送程序流程圖29</p><p>　　5 系統(tǒng)調(diào)試29</p><p>　　5.1 調(diào)試需要的工具29</p>&l

8、t;p>　　5.2 硬件調(diào)試30</p><p>　　5.2.1電路通電前檢查30</p><p>　　5.2.2電路通電觀察30</p><p>　　5.2.3功能模塊調(diào)試30</p><p>　　5.2.4系統(tǒng)連調(diào)30</p><p>　　5.3 軟件調(diào)試30</p><p&g

9、t;<b>　　6 總結(jié)31</b></p><p>　　6.1 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)31</p><p>　　6.2 提高測量精度的幾項(xiàng)措施31</p><p>　　6.3 問題及解決方法31</p><p>　　6.4 測試結(jié)果32</p><p>　　6.5 系統(tǒng)使用說明32<

10、/p><p><b>　　謝 辭33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　附 錄35</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　長久以來城市居民住宅

11、的水、電、煤氣等生活能耗計(jì)量收費(fèi)工作多采用傳統(tǒng)的逐月入戶驗(yàn)表收費(fèi)方式，不僅耗費(fèi)大量人力，而且對居民生活也是一種干擾，有時(shí)還給不法分子入室犯罪以可乘之機(jī)。隨著改革的深入人們的生活水平的不斷提高，住宅商品化、智能化的發(fā)展，住宅單元個性化和獨(dú)立性的增強(qiáng)，這種能耗計(jì)量收費(fèi)方式愈來愈顯得與社會發(fā)展不相適應(yīng)。而且國家建設(shè)部在居民住宅的有關(guān)技術(shù)規(guī)定中已經(jīng)明確要求居民住宅中的3表（水表、電表、煤氣表）必須出戶。</p><p>

12、　　鑒于上述情況，建立住宅自動抄表系統(tǒng)成為當(dāng)前住宅主流的建筑技術(shù)，尤其是智能型住宅建筑中不可缺少的重要組成部分，具有十分重要的實(shí)踐意義。</p><p>　　目前，電子水表、電子煤氣表、電子電表的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)日趨成熟。抄表自動系統(tǒng)基本原理是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過專用設(shè)備對3表進(jìn)行遠(yuǎn)距離的自動抄錄。一般通過數(shù)據(jù)采集器對表計(jì)的脈沖進(jìn)行記數(shù)，然后傳輸控制器將信號送至計(jì)算機(jī)中心，由計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示、存儲、打印，再

13、通過與銀行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自動收費(fèi)?？刂浦行目娠@示小區(qū)內(nèi)主要設(shè)備的運(yùn)行狀況，并可通過軟件控制設(shè)備，使設(shè)備運(yùn)行于最經(jīng)濟(jì)合理的模式中。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，控制中心發(fā)生聲光報(bào)警并通知管理人員處理事故。本文給出了一種基于AT89C51的電集中抄表的設(shè)計(jì)，面向的對象主要是感應(yīng)式電能表是在該電能表的基礎(chǔ)上將其改裝為具有自動抄寫、仿盜電，報(bào)警以及自動斷電等功能的新型集中抄表。</p><p>　　1 集中抄表系統(tǒng)的發(fā)展及概況<

14、/p><p>　　1.1 電集中抄表系統(tǒng)</p><p>　　自動抄表（Automatic Meter Reading-AMR）是指采用通訊和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)自動讀取和處理表計(jì)數(shù)據(jù)。發(fā)展電能自動抄表技術(shù)是提高用電管理水平的需要，也是網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的必然。在用電管理方面，采用自動抄表技術(shù)，不僅能節(jié)約人力資源，更重要的是可提高抄表的準(zhǔn)確性，減少因估計(jì)或謄寫而造成帳單出錯，使供用電管理部門

15、能及時(shí)準(zhǔn)確獲得數(shù)據(jù)信息。由于電力用戶因此不再需要與抄表者預(yù)約上門抄表時(shí)間，還能迅速查詢帳單，故這種技術(shù)越來越受到用戶歡迎。</p><p>　　電能計(jì)量和管理的需要以及電子技術(shù)的發(fā)展，使電子式電度表在20世紀(jì)70年代就已出現(xiàn)。隨著數(shù)字電子技術(shù)的飛速進(jìn)步，電子式電度表的功能逐漸增多并日臻完善。</p><p>　　電子式電度表一般由電能測量機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)兩部分組成，根據(jù)電能測量機(jī)構(gòu)的不同

16、，又分為機(jī)電脈沖式電度表和全電子式電度表兩大類。機(jī)電脈沖式電度表沿用感應(yīng)系電度表的測量機(jī)構(gòu)，其數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)則由電子電路和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，因而，機(jī)電脈沖式電度表是一種電子線路與機(jī)電轉(zhuǎn)換單元相結(jié)合的半電子式電度表。</p><p>　　機(jī)電脈沖式電度表技術(shù)開發(fā)的重點(diǎn)放在有關(guān)電能管理的數(shù)據(jù)處理方面，使之能夠進(jìn)行本地和遠(yuǎn)地的數(shù)據(jù)傳輸以及遙測和遙控。機(jī)電脈沖式電度表以感應(yīng)系電度表為基礎(chǔ)，繼承了感應(yīng)系電度表結(jié)構(gòu)牢固、長期

17、運(yùn)行可靠和價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，因而在民用電能計(jì)量領(lǐng)域被廣泛采用。</p><p>　　全電子式電度表不再使用感應(yīng)系測量機(jī)構(gòu)，而是由乘法器完成對電功率的測量。由于它沒有傳統(tǒng)電度表上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，因而又被稱為“靜止式電度表”或“固態(tài)電度表”。近年來，各種新型電子式電度表不斷推出，型號各異，功能眾多，但其基本原理相同，主要功能可歸為三個方面：計(jì)量、計(jì)費(fèi)功能，包括分時(shí)計(jì)量、最大需量計(jì)量和預(yù)付費(fèi)等；保護(hù)功能，包括過電流、過電壓保

18、護(hù)與防竊電等；通訊功能，可以是紅外通訊、無線電通訊或載波通訊等。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外發(fā)展的概況</p><p>　　水、電和燃?xì)馐巧钪斜夭豢缮俚模鼈兊陌l(fā)展一直倍受人們的關(guān)注。在人們關(guān)注的同時(shí)，三表抄送系統(tǒng)產(chǎn)生了，并且，隨著科技的不斷發(fā)展，三表抄送系統(tǒng)也越來越智能化。</p><p>　　同時(shí)，隨著人們的生活水平不斷提高，老百姓對生活環(huán)境提出了更高

19、的要求；在政府政策的鼓舞下，家居智能化得到了高速的發(fā)展。同時(shí)，隨著科技的發(fā)展，小區(qū)住宅除了滿足人們最基本的居住要求，還要將方便、省時(shí)的物業(yè)管理帶給住戶。實(shí)現(xiàn)住宅的三表（水、電、煤氣）出戶自動抄表、自動計(jì)費(fèi)，已成為新型智能小區(qū)的必備條件。</p><p>　　作為智能化產(chǎn)業(yè)鏈中的一環(huán)——智能抄表系統(tǒng)也同時(shí)得到了蓬勃發(fā)展。從沿海的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)深圳、廣州、上海到政治文化中心北京，以及中國西部城市成都、重慶、貴州、昆明等

20、地均不同程度地建設(shè)了智能化示范小區(qū)。這些智能化住宅小區(qū)的建設(shè)，提高了住戶的生活質(zhì)量，擴(kuò)大了住戶的居住空間，為當(dāng)?shù)刂悄芑ㄔO(shè)起到了示范作用。</p><p>　　讓我們回頭看看，幾年前甚至是在現(xiàn)在，很多落后的地區(qū)對三表抄送這一塊還是用最原始的方法，親“自登門拜訪”，這就是傳統(tǒng)的抄表方式。傳統(tǒng)的三表需要抄表人員定期挨家挨戶抄取數(shù)據(jù)，結(jié)算出費(fèi)用后，再到各家索取，誤差大、統(tǒng)計(jì)工作量大，人為的錯誤給物業(yè)管理和用戶帶來極大不

21、便?，F(xiàn)在有許多地區(qū)改為插卡式買電裝置，這雖然減少了人為因素，但是買電時(shí)要到銀行，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且水、電、氣表分別交費(fèi)，也有許多不便之處。 小區(qū)智能抄表系統(tǒng)節(jié)省時(shí)間、人力、物力，提高工作效率，降低物業(yè)成本，準(zhǔn)確及時(shí)地將住戶所使用的三表數(shù)據(jù)顯示出來，為實(shí)現(xiàn)小區(qū)科學(xué)、系統(tǒng)的物業(yè)管理提供了有效的解決方法。</p><p>　　小區(qū)智能抄表系統(tǒng)的出現(xiàn)，方便了住戶，可設(shè)置多級加密功能，定義訪問權(quán)限，更可增加系統(tǒng)的保密性。防泄漏報(bào)

22、警可以使住戶放心，不必因家中只有老人、孩子而擔(dān)心煤氣的泄漏與觸電現(xiàn)象的發(fā)生。一方面杜絕了抄表擾民的問題；另一方面可以簡化管理手段，減輕物業(yè)管理負(fù)擔(dān)。因此三表出戶系統(tǒng)是新一代的具有城市性自動化計(jì)量收費(fèi)管理系統(tǒng)，是提高住宅發(fā)展的必然，合乎人們高品質(zhì)生活的追求，符合國家小康型住宅產(chǎn)業(yè)的精神。</p><p>　　隨著城市生活節(jié)奏的加快，人們需要越來越多的方便設(shè)施來滿足生活的需要，小區(qū)智能化是今后的發(fā)展趨勢。智能抄表系統(tǒng)

23、是智能小區(qū)應(yīng)具有的最基本的系統(tǒng)，它的發(fā)展必將影響到小區(qū)智能的發(fā)展，因此將會有更多的系統(tǒng)集成商、發(fā)展商看中這個項(xiàng)目，對它進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)是極重要的。預(yù)測三表的前景如下情況：</p><p>　　水表：隨著用水量的增大和不斷完善，水表的前景應(yīng)該是穩(wěn)中有升。</p><p>　　電表：因?yàn)殡姷膽?yīng)用越來越廣泛，電表的發(fā)展應(yīng)該是高居首位。</p><p>　　燃?xì)獗恚弘姷膹V泛應(yīng)

24、用，可能會使得氣表只能保持穩(wěn)定或者是略有下降。</p><p>　　1.3 住宅抄表自動化系統(tǒng)應(yīng)用條件</p><p>　　自動抄表系統(tǒng)作為一個實(shí)用系統(tǒng)在住宅建筑工程中的應(yīng)用應(yīng)具備以下條件：</p><p>　　(1)系統(tǒng)產(chǎn)品化、模塊化、系列化，并且可按照住宅建筑類型和用戶的需要，靈活組合所需系統(tǒng)。</p><p>　　(2)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)應(yīng)符

25、合國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及國家相關(guān)政策導(dǎo)向。</p><p>　　(3)需要相關(guān)供水、供電、供氣、郵電、房地產(chǎn)開發(fā)等主管部門的配合，以及綜合物業(yè)管理的配套實(shí)施。</p><p>　　2 方案論證與比較</p><p><b>　　2.1 抄表部分</b></p><p><b>　　2.1.1方案1：</b

26、></p><p>　　采用高準(zhǔn)確度電能測量集成電路如ADE7755直接設(shè)計(jì)出可以直接產(chǎn)生脈沖、計(jì)數(shù)以及數(shù)據(jù)存儲和發(fā)送的集成模塊。但該設(shè)計(jì)該集成電路相對復(fù)雜。</p><p><b>　　2.1.2方案2：</b></p><p>　　采用CRYSTAL公司最新推出的帶有串行接口的單相雙向功率/電能計(jì)量集成電路芯片CS5460。該芯片可以

27、方便的組成多功能電子式電度表和分布電度表和分布式電能計(jì)量管理系統(tǒng)。比目前比較流行的電子電度表芯片如AD7750、AD7755更容易實(shí)現(xiàn)與微處理器的連接而且在AD7750/55的基礎(chǔ)增加了更多的功能：</p><p>　　·具有片內(nèi)看門狗定時(shí)器（Watch Dog Timer）與內(nèi)部電源監(jiān)視器；</p><p>　　·具有瞬時(shí)電流、瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)功率、電流有效值、電壓有效

28、值、功率有效值測量及電能計(jì)量功能；</p><p>　　·提供了外部復(fù)位引腳；</p><p>　　·雙向串行接口與內(nèi)部寄存器陣列可以方便地與微處理器相連接；</p><p>　　·外部時(shí)鐘最高頻率可達(dá)20MHz；</p><p>　　·具有功率方向輸出指示。</p><p>　

29、　這些增加的功能更加便于與微處理器（MPU）接口，并能方便地實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率的測量和用電量累積等功能。該產(chǎn)品將是未來市場的主流產(chǎn)品，但在現(xiàn)階段可能成本較高對一些用戶來講會難接受。</p><p><b>　　2.1.3方案3：</b></p><p>　　針對現(xiàn)階段大多數(shù)用電戶所使用的感應(yīng)式電能表的情況，采用AT89C51單片機(jī)為核心加入光電轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)脈沖轉(zhuǎn)換并

30、利用霍兒傳感器UGN30T51進(jìn)行電流檢測具有報(bào)警和自動斷電的功能。改裝起來比較方便，設(shè)計(jì)該電路所需成本較低。</p><p>　　2.2 數(shù)據(jù)傳輸部分</p><p><b>　　2.2.1方案1：</b></p><p>　　基于RS—485的無線通訊網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是無線采集模塊采用先進(jìn)的無線傳輸技術(shù)，使無線采集模塊的安裝極為方便，可實(shí)現(xiàn)無線

31、手抄和遠(yuǎn)程傳輸形式。能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也比較多，但設(shè)計(jì)起來電路比較復(fù)雜。</p><p><b>　　2.2.2方案2：</b></p><p>　　采用電話線為載體的以太網(wǎng)形式，其優(yōu)點(diǎn)是改裝成本低不許要再次拉網(wǎng)絡(luò)線。但是調(diào)試過程復(fù)雜，難以進(jìn)行實(shí)現(xiàn)實(shí)際演示。</p><p><b>　　2.2.3方案3：</b></p&

32、gt;<p>　　CAN總線網(wǎng)絡(luò)。利用CAN總線較其它通訊網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸有兩個不同之處：一是報(bào)文傳送中不包含目標(biāo)地址，它是以全網(wǎng)廣播為基礎(chǔ)，各接收站根據(jù)報(bào)文中反映數(shù)據(jù)性質(zhì)的標(biāo)識符過濾報(bào)文，該收的收下，不該收的棄而不用。其好處是可在線上網(wǎng)下網(wǎng)、即插即用和多站接收；二是特別強(qiáng)化了對數(shù)據(jù)安全性的關(guān)注，滿足控制系統(tǒng)及其它較高數(shù)據(jù)要求的系統(tǒng)需求。而且CAN具有以下主要技術(shù)特性：</p><p>　?。?）CA

33、N遵從ISO/OSI模型，采用了其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層與應(yīng)用層。采用雙絞線，通信速率最高可達(dá)到1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km/5kbps.同一段總線內(nèi)最多可掛接110個設(shè)備。</p><p>　?。?）CAN的信號傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀有效字節(jié)數(shù)為8個。因而傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低。當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)生嚴(yán)重錯誤時(shí)，具有自動關(guān)閉的功能，切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系，使總線上其它節(jié)點(diǎn)不受影響，具有很強(qiáng)的抗干擾

34、能力。</p><p>　?。?）CAN支持多主工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任何時(shí)候主動向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，支持點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)和全局廣播方式接收/發(fā)送數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)則主動停止發(fā)送，從而避免了總線沖突</p><p>　　該方案特點(diǎn)是在硬件電路的設(shè)計(jì)上比較簡單，演示起來比較方便，需要的成本相對以上的兩個方案中也不是很高。</p><p>　　綜合以上抄表

35、模塊和通訊模塊的幾種方案，從設(shè)計(jì)方面，成本問題，現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)情況，用電戶接受程度以及在改裝過程中安裝是否方便等方面綜合考慮得出以下電集中抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括的電路有光電轉(zhuǎn)換電路，電流檢測電路，報(bào)警斷電電路和CAN總線通信電路?？偟脑O(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p&g

36、t;<p>　　3.1 電能表模塊電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在實(shí)際生活中有許多類型的電能表總的可以分為感應(yīng)式電能表、脈沖式電能表和全電子式電能表等幾大類。然而由于感應(yīng)式電能表價(jià)格低廉，計(jì)量準(zhǔn)確所以被得到廣泛地應(yīng)用。它利用金屬鋁轉(zhuǎn)盤中的感應(yīng)電流與通有交流電流的固定線圈的磁場相互作用來產(chǎn)生驅(qū)動力矩以驅(qū)動鋁盤旋轉(zhuǎn)，從而得到累計(jì)消耗的電能。但感應(yīng)式電能表由于自身無防盜電功能，隨著電力事業(yè)的發(fā)展，這一缺點(diǎn)

37、給電力部門帶來的損失日益突現(xiàn)出來。因此，在感應(yīng)式電能表的基礎(chǔ)上加裝防盜電功能，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　在感應(yīng)式電能表的使用中，常見的盜電方式有以下幾種：</p><p>　?。ǎ保┰陔娔鼙淼膬?nèi)部斷開電壓扣，使得固定線圈內(nèi)無交流電流通過而不產(chǎn)生磁場，從而使鋁盤不能旋轉(zhuǎn)，并最終導(dǎo)致電能表不能對累計(jì)消耗的電能進(jìn)行計(jì)量。</p><p>　　（２）電能表的

38、進(jìn)出線反接，使鋁盤產(chǎn)生相反的旋轉(zhuǎn)，以減小電能表計(jì)數(shù)。</p><p>　?。ǎ常┰陔娔鼙淼耐獠坑脤?dǎo)線短接電能表，電能表的計(jì)量值僅為實(shí)際耗電的一半。</p><p>　　在分析了防盜電現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，給出了一種帶防盜電功能的新式智能化感應(yīng)式電能表。該系統(tǒng)主要由光電轉(zhuǎn)換電路、電流檢測電路、單片機(jī)AT89C51、繼電器和報(bào)警電路等組成。其系統(tǒng)主要電路組成框圖如圖3.1所示。</p>

39、<p>　　圖3.1為抄表模塊電路框圖</p><p>　　3.1.1AT89C51介紹</p><p><b>　?。?）單片機(jī)概述</b></p><p>　　自單片機(jī)出現(xiàn)至今，它已走過近20年的發(fā)展路程?？v觀20年來單片機(jī)的發(fā)展歷程，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器MPU技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出微

40、處理器更具有個性的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)代單片機(jī)具有壽命長、速度越來越快、低電壓、低功耗、低噪聲與高可靠性技術(shù)等許多優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)的產(chǎn)品非常多，例如：</p><p>　　Motorola單片機(jī)：Motorola公司是世界上最大的單片機(jī)廠商。在8位機(jī)中68HC05、68CH08有30多個系列，200多個品種。還有8位增強(qiáng)型68HC11，16位68HC16、32位機(jī)683XXX等。近年來以FOWER PC Coldtirc等為

41、CPU，將DSP作為輔助模塊集成的單片機(jī)也紛紛推出。</p><p>　　Microship單片機(jī)：是市場份額增長最快的單片機(jī)。它的主要產(chǎn)品有16C系列8位機(jī)，CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，僅33條指令，運(yùn)行速度快，低價(jià)位，全部是DTP器件。</p><p>　　8051類單片機(jī)：由Inter公司推出，是世界上用量最大的幾種單片機(jī)之一。由于Inter公司在嵌入式應(yīng)用方面，將重點(diǎn)放在186、386

42、、奔騰等與PC機(jī)兼容的高檔芯片的開發(fā)上，8051類單片機(jī)主要由Philips、三星、華邦等公司接產(chǎn)。這些公司都保持在與8051單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了8051許多特性，提高了速度、降低了時(shí)鐘頻率、放寬了電源電壓的動態(tài)范圍、降低了產(chǎn)品價(jià)格。此外，還有Scenix單片機(jī)、NEC單片機(jī)、東芝單片機(jī)、富士通單片機(jī)、EPSON單片機(jī)、三星單片機(jī)、華邦單片機(jī)等。</p><p>　　（2）ATMEL公司的89系列單片機(jī)<

43、;/p><p>　　本課題在選取單片機(jī)時(shí)，充分借鑒了許多成形產(chǎn)品使用單片機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇了ATMEL公司的AT89C51。</p><p>　　ATMEL公司的89系列單片機(jī)以其卓越的性能、完善的兼容性、快捷便利的電擦寫操作，低廉的價(jià)格、超強(qiáng)的加密功能，完全替代87C51/62和8751/52，低電壓、低電源、低功耗，有DIP、PLCC、QFP封裝，有民用型、工業(yè)級、汽車級

44、、軍品級等多種溫度等級，是當(dāng)今世界上性能最好、價(jià)格最低、最受歡迎的八位單片機(jī)。</p><p>　　AT89C51的特性：</p><p>　　與MCS—51產(chǎn)品兼容</p><p>　　4K字節(jié)可編程閃速程序存儲器。壽命：1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保存時(shí)間：10年</p><p>　　全靜態(tài)工作：0Hz～24MHz</p>&l

45、t;p>　　三級程序存儲器加密鎖定</p><p><b>　　1288內(nèi)部RAM</b></p><p>　　32條可編程I/O口線</p><p>　　兩個16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　五個中斷源</b></p><p><b>　　可

46、編程串行通道</b></p><p>　　低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃速可編程只讀存儲器（PROM）的低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。該器件采用ATMEL高密度、非易失存儲器制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS—51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制

47、器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p><b>　　管腳說明：</b></p><p><b>　　如圖2所示：</b></p><p>　　圖3.2 89C51單片機(jī)管腳圖</p><p>　　VCC（40腳）：供電電源</p><p>　

48、　GND（20腳）：地</p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，作為輸出端，每腳可吸收8個TTL門電流，當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入，P0口當(dāng)用于外程序數(shù)據(jù)寄存器它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。</p><p>　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉的8位雙向I/O口。P1口緩沖器能接收或輸出4個TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可

49、用作輸入。P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流（）,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為帶內(nèi)部上拉的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收或輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫為“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部電路拉高，作為輸入。P2口管腳被外部拉低，將輸出電流（），這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取

50、（MOVX QRI）時(shí)，P2口輸出地址的高八位，在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)（MOVX QRL）P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉的雙向I/O口，可接收或輸出4個TTL門電流。P3口寫入“1”時(shí)，被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P3口管腳被外部拉低，將輸出電流（），這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P3口也可用作AT8

51、9C51的一些特殊功能口，如下所列：</p><p>　　P3.0（RXD）：串行輸入口</p><p>　　P3.1（TXD）：串行輸出口</p><p>　　P3.2（INT0）：外部中斷0</p><p>　　P3.3（INT1）：外部中斷1</p><p>　　P3.4（T0）：計(jì)數(shù)器0外部輸入端</p&

52、gt;<p>　　P3.5（T1）：計(jì)數(shù)器1外部輸入端</p><p>　　P3.6（）：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通</p><p>　　P3.7（）：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通</p><p>　　P3口同時(shí)為閃速編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入，當(dāng)要使器件復(fù)位時(shí)，要在RST腳保持兩個機(jī)器周期的高電平

53、時(shí)間。</p><p>　　ALE/：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許輸出電平，用于鎖存地址的低位字節(jié)。</p><p>　　:此輸出為外部程序存儲器的讀選通信號。</p><p>　　：當(dāng)保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲器（0000H～FFFFH），不管是否有內(nèi)部存儲器。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩器放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工

54、作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩放大器的輸出。</p><p>　　3.1.2固態(tài)繼電器</p><p>　　固態(tài)繼電器（Solid State Relay）簡稱SSR，它是一種新型的無觸點(diǎn)電子繼電器，其輸入端僅要求輸入很小的控制電流，能與TTL、HTL、CMOS等集成電路具有較好的兼容性，而其輸出則用雙向晶閘管來接通和斷開負(fù)載電源。它與

55、普通電磁式繼電器和磁力開關(guān)相比，具有開關(guān)速度、工作頻率高、體積小、重量輕、壽命長、無機(jī)械噪聲、工作可靠、耐沖擊等一系列優(yōu)點(diǎn)。由于無機(jī)械觸點(diǎn)，當(dāng)其用在需抗腐蝕、抗潮濕、抗振動和防爆的場合，更能體現(xiàn)出有機(jī)械觸點(diǎn)繼電器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。另外，其輸入控制端與輸出控制端用光電耦合隔離所需控制驅(qū)動電壓低、電流小，易于與計(jì)算機(jī)控制輸出接口。所以在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，已越來越多地用固態(tài)繼電器取代傳統(tǒng)的電磁式繼電器和磁力開關(guān)作開關(guān)量輸出控制。在這里，計(jì)算機(jī)將

56、控制信號送給D/O板，D/O板再將控制信號經(jīng)過繼電器去控制電動機(jī)、開門電機(jī)的啟動和停止，這里我們選用的繼電器也是固態(tài)繼電器。</p><p>　　固態(tài)繼電器是一種四端器件，兩端輸入、兩端輸出，他們之間用光電耦合器隔離。它可以有不同的分類方法。</p><p>　　負(fù)載電源類型分類：可分為直流型（DC-SSR）和交流型（AC－SSR）兩種。直流型是用功率晶體管作開關(guān)器件；交流型是用雙向晶閘管

57、作開關(guān)器件，分別用來接通和斷開直流或交流負(fù)載電源。</p><p>　　以開關(guān)觸點(diǎn)形式分類：可分為常開式和常閉式。目前市場上以常開式為多。</p><p>　　以控制觸發(fā)信號的形式分類：可分為過零型和非過零型。它們的區(qū)別在于負(fù)載交流電流導(dǎo)通的條件。非過零型在輸入信號時(shí)，不管負(fù)載電源電壓接近零且輸入控制信號有效時(shí)，輸出端負(fù)載電源才導(dǎo)通。其關(guān)斷條件是在輸入端的控制電壓撤銷后，流過雙向晶閘管的負(fù)

58、載電流為零時(shí)，SSR關(guān)斷。</p><p>　　固態(tài)繼電器有如下一些主要優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　輸入功率小：出于其輸入端采用光電耦合器件，其驅(qū)動電流僅需幾毫安便能可靠地控制，所以可以直接用TTL、HTL、CMOS等集成驅(qū)動電路控制。</p><p>　　高可靠性：由于其結(jié)構(gòu)上無可動接觸部件，且采用全塑密閉式封裝，所以SSR開關(guān)時(shí)無抖動和回跳現(xiàn)象，無機(jī)械噪聲，同時(shí)

59、能耐潮、耐振、耐腐蝕；由于無觸點(diǎn)火花，可用在易燃易爆介質(zhì)的場合。</p><p>　　低電磁噪聲：交流型SSR在采用了過零觸發(fā)技術(shù)后，電路具有零電壓開啟、零電流關(guān)斷的特性，可使對外界和本系統(tǒng)的射頻干擾減低到最低程序。</p><p>　　能承受的浪涌電流大：其數(shù)值可為SSR額定值的6-10倍。</p><p>　　抗干擾能力強(qiáng)：由于輸入與輸出之間采用了光電隔離，割斷

60、了兩者的電器聯(lián)系避免了輸出功率負(fù)載電路對輸入電路的影響。另外，又在輸出端附加了干擾網(wǎng)絡(luò)，有效地抑制了線路中dv/di和di/dt的影響。</p><p>　　結(jié)合以上固態(tài)繼電器的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際需要，我們采用了常開式和常閉式的、交流型的固態(tài)繼電器。這類交流型的固態(tài)繼電器的輸入和輸出端是通過光電耦合器隔離，這樣可以割斷外部輸出負(fù)載電路對計(jì)算機(jī)的干擾。另外，它是用雙向晶閘管作開關(guān)器件。晶閘管習(xí)慣上又稱可控硅，它是一種大

61、功率半導(dǎo)體器件，它既有單向?qū)щ姷恼髯饔?，又有可以控制的開關(guān)作用。這里利用它可以控制的開關(guān)作用。其工作原理是：當(dāng)輸入端有輸入電壓時(shí)，經(jīng)過光電耦合器的耦合作用，與雙向晶閘管控制極（門極）相連的電路接通，晶閘管控制極加上電壓，則晶閘管導(dǎo)通，此時(shí)若該固態(tài)繼電器是常開式的，則接通負(fù)載電源；若是常閉式的繼電器，則斷開負(fù)載電源。當(dāng)輸入端電壓是零時(shí)，繼電器內(nèi)部的晶閘管的控制極沒有控制信號，由于與繼電器相連的電路是交流回路，電流過零或者進(jìn)入負(fù)半周時(shí)，晶

62、閘管自動關(guān)斷。為了使固態(tài)繼電器再次響應(yīng)，必須重加控制信號。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下輸入部分是一個砷化鎵發(fā)光二極管（也可是別的發(fā)光二極管），該二極管在5－15mA正向電流作用下發(fā)出足夠強(qiáng)度的紅外光，觸發(fā)輸出部分。輸出部分是一硅光敏雙向可控硅，在紅外線作用下，可雙向?qū)?。如下圖3.3所示：</p><p><b>　　圖3.3繼電器原理</b></p><p>　　3.1.3光電轉(zhuǎn)

63、換電路設(shè)計(jì)</p><p>　　光電轉(zhuǎn)換電路主要將鋁盤的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電脈沖，以此來作為單片機(jī)的一個檢測信號。它以感應(yīng)式電能表的電磁系統(tǒng)為工作元件，并在電能表的鋁盤表面印上黑色的分度線進(jìn)行分度。為了區(qū)分鋁盤的正反轉(zhuǎn)，分度線間隔寬度應(yīng)按順時(shí)針方向逐漸增加，然后用反射式光電頭發(fā)射光束來采集分度線標(biāo)記，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路變換，最后輸出與鋁盤旋轉(zhuǎn)速度和分度線寬度成正比的電脈沖以給單片機(jī)提供一路檢測信號。其電路圖如圖3.4所示。

64、圖中，D1為發(fā)光管HG410，D2為接收管3DU31，它們按一定的角度被固定在旋轉(zhuǎn)鋁盤的上方，當(dāng)鋁盤的黑色分度線到達(dá)光線區(qū)時(shí)，D2接收管的集電極輸出一正脈沖，并經(jīng)CD4069的兩個非門和R3構(gòu)成的施密特觸發(fā)器整形后加到單片機(jī)的定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0的輸入端口（），作為捕捉信號。</p><p>　　圖3.4光電轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.1.4電流檢測電路</p><p

65、>　　電流檢測電路主要由線性霍爾磁敏傳感器UGN3501T、鉗形冷軋硅鋼片和信號處理電路組成。其電路如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5電流檢測電路</p><p>　　該電路將霍爾元件置于鉗形冷軋硅鋼片的空隙中，當(dāng)有電流流過導(dǎo)線時(shí)，就會在鉗形圓環(huán)中產(chǎn)生磁場，其大小正比于流過導(dǎo)線的電流，這個磁場作用于霍爾元件上并感應(yīng)出相應(yīng)的霍爾電勢，該電勢經(jīng)過運(yùn)算放大器μA741放大，這樣

66、，當(dāng)電路中有電流流過時(shí)，放大器輸出的高電平將作為單片機(jī)的一個檢測信號加到單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1。調(diào)整放大器中兩個電阻RW和R5可以得到滿足輸入到單片機(jī)高電平信號。為了是電路更加穩(wěn)定也可以在放大器的輸入端加入一個二極管D1作為開關(guān)用當(dāng)有足夠大的電平信號D1便導(dǎo)通，在輸出端加入電容C和二極管D2為穩(wěn)壓管用。</p><p>　　3.1.5單片機(jī)系統(tǒng)電路</p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)電路主要

67、完成對光電檢測信號、電流檢測信號的比較計(jì)算，同時(shí)輸出控制報(bào)警信號。該電路由單片機(jī)AT89C51、固體繼電器，蜂鳴器報(bào)警電路等組成，電路如圖3.6所示</p><p>　　圖3.6系統(tǒng)報(bào)警電路</p><p>　　該電路將光電信號加到單片機(jī)的輸入捕捉端的目的是利用定時(shí)／計(jì)數(shù)器Ｔ0的輸入捕捉功能來檢測光電轉(zhuǎn)換電路輸出的脈沖及脈沖寬度的變化情況，以確定鋁盤的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。將電流檢測電路的輸出信號加到

68、定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1端，然后通過讀取T1的電平值和T0對光電信號的捕捉結(jié)果，就可以判斷是否有盜電情況發(fā)生。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將P2.0端接繼電器驅(qū)動電路和蜂鳴器報(bào)警電路。</p><p>　　3.2 CAN總線接口電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1CAN總線概況</p><p>　　控制器局部網(wǎng)（CAN——Controller Area Network）屬于現(xiàn)場總線的范疇

69、，它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，其總線規(guī)范已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，并被公認(rèn)為是最有前途的現(xiàn)場總線之一。CAN總線的應(yīng)用范圍遍及從高速網(wǎng)絡(luò)到低成本的多線路網(wǎng)絡(luò)，廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)中的各檢測和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通信。</p><p>　　現(xiàn)場總線領(lǐng)域中，CAN總線得到了計(jì)算機(jī)芯片商的廣泛支持，他們紛紛推出直接帶有CAN接口的微處理器（MCU）芯片。帶有CAN的MCU芯片總量已經(jīng)達(dá)

70、到1億3千萬片（不一定全部用于CAN總線）；因此在接口芯片技術(shù)方面，CAN已經(jīng)遙遙領(lǐng)先于FF、PROFIBUS、LONWORKS等其它所有現(xiàn)場總線。</p><p>　　現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)及其技術(shù)日益成為國際自動控制領(lǐng)域關(guān)注的一大焦點(diǎn)，其原因是它改變了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，形成了全新的網(wǎng)絡(luò)集成分布式控制系統(tǒng)。在我國，現(xiàn)場總線已經(jīng)發(fā)展到推廣應(yīng)用階段，中國已經(jīng)成為各種現(xiàn)場總線激烈爭奪的重要戰(zhàn)場。因此研究現(xiàn)場總線技術(shù)及其產(chǎn)品就

71、顯得尤為重要。</p><p>　　3.2.2SJA1000介紹</p><p>　　SJA1000是一種獨(dú)立控制器，用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境中的局部網(wǎng)絡(luò)控制。它是Phlips公司的PCA82C200CAN控制器（basic CAN）的代替產(chǎn)品。而且，它增強(qiáng)了一種新的工作模式（peli CAN）,這種模式支持具有很多新特點(diǎn)的CAN2.0B協(xié)議，SJA1000具有如下特點(diǎn)：</p>

72、<p>　　與PCA82C200獨(dú)立CAN控制器引腳和電器兼容。</p><p>　　PCA82C200模式（既默認(rèn)basic CAN模式）。</p><p>　　擴(kuò)展的接收緩沖器（64B、先進(jìn)先出FIFO）。</p><p>　　與CAN2.0B協(xié)議兼容（PCA82C200兼容模式中的無源擴(kuò)展結(jié)構(gòu)）。</p><p>　　同時(shí)

73、支持11位和29位標(biāo)識符。</p><p>　　位速率可達(dá)1Mbit/s。</p><p>　　Peli CAN模式擴(kuò)展功能：</p><p>　　—可讀/寫訪問的錯誤計(jì)數(shù)器；</p><p>　　—可編程的錯誤報(bào)警限制；</p><p>　　—最近一次錯誤代碼寄存器；</p><p>　　—對

74、每一個CAN總線錯誤的中斷；</p><p>　　—具有詳細(xì)位號（Bit position）的仲裁丟失中斷；</p><p>　　—單次發(fā)送（無重發(fā)）；</p><p>　　—只聽模式（無確認(rèn)、無激活的錯誤標(biāo)志）；</p><p>　　—支持熱插拔（軟件位速率檢測）；</p><p>　　—接收過濾器擴(kuò)展（4B代碼，4

75、B屏蔽）；</p><p>　　—自身信息接收（自接收請求）。</p><p>　　24MHz時(shí)鐘頻率。</p><p>　　可以和不同微處理器接口。</p><p>　　可編程的CAN輸出驅(qū)動器配置。</p><p>　　增強(qiáng)的溫度范圍（-40到+50度）。</p><p><b>

76、　?。?）內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　SJA1000 CAN控制器主要由以下幾個部分構(gòu)成：</p><p>　　接口管理邏輯（IML）</p><p>　　接口管理邏輯解釋來自CPU的命令，控制CAN寄存器的尋址，向主控制器提供中斷信息和狀態(tài)信息。</p><p>　　發(fā)送緩沖器（TXB）</p><

77、p>　　發(fā)送緩沖器是CPU和BSP（位流處理器）之間的接口，能夠存儲發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上的完整報(bào)文。緩沖器長13B，由CPU寫入，BSP讀出。</p><p>　　接收緩沖器（RXB，RXFIFO）</p><p>　　接收緩沖器是接收過濾器和CPU接口，用來接收CAN總線上的報(bào)文，并存儲接收到的報(bào)文。接收緩沖器（RXB，13B）作為接收FIFO（RXFIFO，長64B）的一個窗口，可

78、被CPU訪問。</p><p>　　CPU在此FIFO的支持下，可以在處理報(bào)文的時(shí)候接收其他報(bào)文。</p><p>　　接收過濾器（ACF）</p><p>　　接收過濾器把它其中的數(shù)據(jù)和接收的標(biāo)識符相比較，以決定是否接收報(bào)文。在純粹的餓接收測試中所以的報(bào)文都保存在RXFIFO中。</p><p>　　位流處理器（BSP）</p>

79、<p>　　位流處理器是一個在發(fā)送緩沖器、RXFIFO和CAN總線之間控制數(shù)據(jù)流的序列發(fā)生器。它還執(zhí)行錯誤檢測、仲裁、總線填充和錯誤處理。</p><p>　　位時(shí)序邏輯（EML）</p><p>　　位時(shí)序邏輯監(jiān)視串行CAN總線，并處理 與總線有關(guān)的定時(shí)器。</p><p>　　錯誤管理邏輯（EML）</p><p>　　EM

80、L負(fù)責(zé)傳送層中調(diào)制器的錯誤界定。它接收BSP的錯誤報(bào)告，并將錯誤統(tǒng)計(jì)數(shù)字通知BSP和IML。</p><p><b>　?。?）引腳介紹</b></p><p>　　SJA1000為28腳DIP和SO封裝，引腳如圖3.7所示：</p><p>　　圖3.7 SJA1000引腳圖</p><p><b>　　引腳

81、功能介紹如下：</b></p><p>　　AD7-AD0：地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線。</p><p>　　ALE/AS：ALE輸入信號（Intel模式），AS輸入信號（Motorola模式）。</p><p>　　/CS:片選輸入，低電平允許訪問SJA1000。</p><p>　　/RD：微控制器的/RD信號（Intal模式）或E使

82、能信號（Motorola模式）。</p><p>　　/WR：微控制器的/WR信號（Intel模式）或R/W信號（Motorola模式）。</p><p>　　CLKOUT：SJA1000產(chǎn)生的提供給微控制器的時(shí)鐘輸出信號；此時(shí)鐘信號通過可編程分頻器由內(nèi)部晶振產(chǎn)生；時(shí)鐘分頻寄存器的時(shí)鐘關(guān)閉可禁止該腳。。</p><p><b>　　Vss：接地端。<

83、/b></p><p>　　XTAL1：振蕩器放大電路輸入外部振蕩信號由此輸入。</p><p>　　XTAL2：振蕩放大電路輸出，使用外部振蕩信號時(shí)，此引腳必須保持開路。</p><p>　　MODE：模式選擇輸入。1=Intel模式，0=Motorola模式。</p><p>　　Vdd3:輸入驅(qū)動的5V電壓源。</p>

84、<p>　　TX0：由輸出驅(qū)動器0到物理線路的輸出端。</p><p>　　TX1：由輸出驅(qū)動器1到物理線路的輸出端。</p><p>　　VSS3：輸出驅(qū)動器接地端。</p><p>　　INT：中斷輸出，用于中斷微控制器；INT在內(nèi)部中斷寄存器各位都被置位時(shí)被激活；INT是開漏輸出，且與系統(tǒng)的其他INT是線或的；此引腳上的低電平可以把IC從睡眠模式

85、中激活。</p><p>　　RST：復(fù)位輸出，用于復(fù)位CAN接口（低電平有效）；把RST引角通過電容連到VSS，通過電阻連到VDD可自動上電復(fù)位。</p><p>　　VDD2：輸出比較器的5V電壓源。</p><p>　　RX0，RV1：由物理總線到SJA1000輸出比較器的輸入端；顯性電平將會喚醒SJA1000的睡眠模式；如果RX1比RX0的電平高，讀出為顯性

86、電平，反之讀出為隱性電平；如果時(shí)鐘分頻寄存器的CBP位被置位，就忽略CAN輸出比較器以減少內(nèi)部延時(shí)（此時(shí)連有外部收發(fā)電路）；這種情況下只有RX0是激活的；隱性電平被認(rèn)為是高，而顯性電平則被認(rèn)為是低。</p><p>　　VSS2：輸入比較器的接地端。</p><p>　　VDD1：邏輯電路的5V電壓源。</p><p><b>　?。?）應(yīng)用說明</

87、b></p><p>　　SJA1000在軟件和引角上都是與它的前一款——PCA82C200獨(dú)立控制器兼容的。在此基礎(chǔ)上它增加了很多新的功能。為了實(shí)現(xiàn)軟件兼容，SJA1000增加修改了兩種模式：</p><p>　　Basic CAN模式：PCA82C200兼容模式。</p><p>　　Peli CAN模式：擴(kuò)展模式。</p><p>

88、;　　工作模式通過時(shí)鐘分頻寄存器中的CAN模式位來選擇。復(fù)位默認(rèn)模式是Basic CAN模式。</p><p>　　3.2.3與PCA82C200兼容性</p><p>　　在Basic CAN模式中，SJA1000模仿PCA82C200獨(dú)立控制器所有已知的 寄存器。下面所有描述的特性不同于PCA82C200，這主要是為了軟件上的兼容性。</p><p>　　同步模

89、式。在SJA1000的控制寄存器中沒有SYNC位（在PCA82C200中是CR.6位）。同步只有在CAN總線上隱性至顯性的轉(zhuǎn)換是才有可能發(fā)生。寫這一位是沒有影響的。為了與現(xiàn)有軟件兼容，讀取這一位時(shí)將得到上次寫入的值（對觸發(fā)電路無影響）。</p><p>　　時(shí)鐘分頻寄存器。時(shí)鐘分頻寄存器用來選擇CAN工作模式（Basic CAN/Peli CAN）。</p><p>　　接收緩沖器。PCA

90、82C200中雙接收緩沖器的概念被Peli CAN中的接收FIFO所代替。這對軟件除了會增加數(shù)據(jù)溢出的可能性之處，不會產(chǎn)生應(yīng)用上的影響。在數(shù)據(jù)溢出之前，緩沖器可以接收兩條報(bào)文。（最多64B）。</p><p>　　CAN2.0B。SJA1000被設(shè)計(jì)為全面支持CAN2.0協(xié)議，說明在處理擴(kuò)展幀的同時(shí)，亦實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展振蕩器容差。在Basic CAN模式下只可以發(fā)送可接收標(biāo)準(zhǔn)幀（11位標(biāo)識符）。如果此時(shí)檢測到CAN總線

91、有擴(kuò)展幀（29位標(biāo)識符），并且報(bào)文正確，則該報(bào)文也會被允許且給出一個確認(rèn)信號，但沒有接收中斷產(chǎn)生。</p><p>　　5）Basic CAN和Peli CAN模式的區(qū)別</p><p>　　在Peli CAN模式下，SJA1000有一個含多功能的重寄存器。SJS1000包含了設(shè)計(jì)在PCA82C200中的所有位及一些功能位。Peli CAN模式支持CAN2.0B協(xié)議規(guī)定的所有功能（29位標(biāo)

92、識符）。</p><p>　?。?）SJA1000的主要新功能：</p><p>　　接收、發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀格式信息。</p><p>　　接收FIFO（64B）。</p><p>　　用于標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀的單/雙接收過濾器（含屏蔽和代碼寄存器）。</p><p>　　讀/寫訪問的錯誤計(jì)數(shù)器。</p>&

93、lt;p>　　可編程的錯誤限制報(bào)警。</p><p>　　最近一次的誤碼寄存器。</p><p>　　對每一位CAN總線錯誤的錯誤中斷。</p><p>　　具有詳細(xì)位號的仲裁丟失中斷。</p><p>　　一次性發(fā)送（當(dāng)錯誤或仲裁丟失時(shí)不重發(fā)）。</p><p>　　只聽模式（CAN總線監(jiān)聽無，應(yīng)答，無錯誤標(biāo)志

94、）。</p><p>　　支持熱插拔（無干擾軟件驅(qū)動的位速率檢測）。</p><p>　　硬件禁止CLKIOUT輸出。</p><p>　?。?）Basic CAN地址分配</p><p>　　SJA1000對微控制器而言是內(nèi)存管理的I/O器件。兩個器件的獨(dú)立操作是通過像RAM一樣的片內(nèi)寄存器修正來實(shí)現(xiàn)的。</p><p&

95、gt;　　SJA1000的地址區(qū)包括控制段和報(bào)文緩沖器?？刂贫卧诔跏蓟虞d時(shí)，是可編程來配置通信參數(shù)的（如定位時(shí)等）。微控制器也是通過這一段來控制CAN總線上的通信的。在初始化時(shí)，CLKOUT信號可以被微控制器編程指定一個值。</p><p>　　應(yīng)發(fā)送的報(bào)文寫入發(fā)送緩沖器。成功接收報(bào)文后，微控制器從接收緩沖器中讀出接收的報(bào)文，然后釋放空間以便下一次使用。</p><p>　　微控制器和S

96、JA1000之間狀態(tài)、控制和命令信號的交換都是在控制段中完成的。初始化加載后，寄存器的接收代碼、接收屏蔽、總線定時(shí)寄存器0和1以及輸出控制就不能改變了。只有控制寄存器的復(fù)位位被置高時(shí)，才可以訪問這些寄存器。</p><p>　　在以下有兩種不同的工作模式中訪問寄存器是不同的：</p><p><b>　　復(fù)位模式。</b></p><p>&l

97、t;b>　　工作模式。</b></p><p>　　當(dāng)硬件復(fù)位或控制器掉電時(shí)會自動進(jìn)入復(fù)位模式。</p><p>　　工作模式是通過置位控制寄存器的復(fù)位請求激活的。</p><p>　　3.2.4PCA82C250/251收發(fā)器</p><p>　　PCA82C250/251收發(fā)器是協(xié)議控制器和物理傳輸路線之間的接口。此器件

98、對總線提供差動發(fā)送能力，可以在汽車和一般的工業(yè)應(yīng)用上使用。</p><p>　　PCA82C250/251收發(fā)器的主要特點(diǎn)如下：</p><p>　　完全符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　高速率（1Mbit/s）。</p><p>　　具有抗汽車環(huán)境中的瞬間干擾，保護(hù)總線能力。</p><p>　　斜率控

99、制，降低射頻干擾（RFI）。</p><p>　　差分接受器，抗寬范圍的共模干擾，抗電磁干擾（EMI）。</p><p><b>　　熱保護(hù)。</b></p><p>　　防止電源和地之間發(fā)生短路。</p><p><b>　　低電流待機(jī)模式。</b></p><p>　　未

100、上電的節(jié)點(diǎn)對總線無影響。</p><p>　　可連接110個節(jié)點(diǎn)。</p><p>　　工作溫度范圍：-40到+125度。</p><p><b>　　引腳介紹</b></p><p>　　PCA82C250/251為8引腳DIP和SO兩封裝，引腳如圖3.8所示：</p><p>　　圖3.8 P

101、CA82C250/251引腳圖</p><p><b>　　引腳介紹如下：</b></p><p>　　TCD：發(fā)送數(shù)據(jù)輸入。</p><p><b>　　GND：地。</b></p><p>　　Vcc：電源電壓4.5——5.5V。</p><p>　　RXD：接收數(shù)據(jù)輸出

102、。</p><p>　　Vref:參考電壓輸出。</p><p>　　CANL:低電平CAN電壓輸入/輸出。</p><p>　　CANH:高電平CAN電壓輸入/輸出。</p><p>　　Rs:斜率電阻輸入。</p><p>　　PC82C250/251收發(fā)器是協(xié)議控制和物理傳輸路線之間的接口。如在ISO11898標(biāo)

103、準(zhǔn)中描述的，它們可以用高達(dá)1Mbit/s的位速率在兩條有差動電壓的總線電纜上傳輸數(shù)據(jù)。</p><p>　　這兩個器件都可以在額定電源電壓分別是12伏（PCA82C250）和24伏（PCA82C251）的CAN總線系統(tǒng)中使用。它們的功能相同，根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，可以在汽車和普通工業(yè)應(yīng)用上使用。PCA82C250和PCA82C251還可以在同一網(wǎng)絡(luò)中互相通訊。而且，它們的引腳和功能兼容。</p><

104、p>　　3.2.5RS-232標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　（1）RS232總線標(biāo)準(zhǔn)接口及電氣特性</p><p>　　串行通信的方式可以分為同步式及異步式兩種。同步式在通信的兩端使用同步信號作為通信的依據(jù)；而異步式則使用啟始位及停止位作為通信的判斷，現(xiàn)在則是以使用異步傳輸較多。本系統(tǒng)采用9叫管腳的異步傳輸。</p><p>　　RS232的每一只管腳都有它的功能

105、。也有它信號流動的方向；原來的RS232設(shè)計(jì)之初是用來接調(diào)制解調(diào)器做傳輸之用的，也因此它的管腳定義通常也和調(diào)制解調(diào)器傳輸有關(guān)。以下是9支腳的相關(guān)說明：</p><p>　　CD：此管腳是由調(diào)制解調(diào)器控制，當(dāng)電話接通之后，傳送的信號是在載波信號上面，調(diào)制解調(diào)器利用此管腳通知計(jì)算機(jī)有載波被偵測到；而當(dāng)載波被偵測到時(shí)才可保證此時(shí)是處于連線狀態(tài)。一般若計(jì)算機(jī)未收到此信號，均會回應(yīng)信息，并將Modem掛線。</p&g

106、t;<p>　　RXD：此管腳會將遠(yuǎn)程所傳送過來的數(shù)據(jù)接收進(jìn)來；在接收的過程中，由于數(shù)據(jù)是以數(shù)字形式傳送，可以在Modem的RXD指示燈上看到明滅交錯，此即為0、1交替所產(chǎn)生的現(xiàn)象，也就是電位高低所產(chǎn)生的現(xiàn)象。</p><p>　　TXD：此管腳將計(jì)算機(jī)所欲傳送出去的數(shù)據(jù)傳送出去；在傳送過程中，由于數(shù)據(jù)是以數(shù)字形式傳送，可以在Modem的TXD指示燈上看到明滅交錯，此即為0、1交替所產(chǎn)生的現(xiàn)象，也就

107、是電位高低所產(chǎn)生的現(xiàn)象。</p><p>　　DTR：此管腳由計(jì)算機(jī)控制，用以通知Modem可以進(jìn)行傳輸。高電位時(shí)表示計(jì)算機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，可以傳送數(shù)據(jù)過來。</p><p>　　GND：此管腳為地線，作為計(jì)算機(jī)與Modem之間的準(zhǔn)位參考。兩端設(shè)備的地線準(zhǔn)位必須一樣，否則會產(chǎn)生地面回路，使得信號因準(zhǔn)位的不同而產(chǎn)生偏移，也會導(dǎo)致結(jié)果失常。RS232數(shù)據(jù)在傳輸上是采用單接點(diǎn)式的信號傳送方式，其特

108、點(diǎn)是信號的電壓準(zhǔn)位乃是參考地線準(zhǔn)位而來，因此傳送雙方的地線才必須連接在一起，以避免準(zhǔn)位不同而造成數(shù)據(jù)的錯誤。</p><p>　　DSR：此管腳由Modem控制，Modem用這只管腳的高電位通知計(jì)算機(jī)一切準(zhǔn)備就緒，可以傳送數(shù)據(jù)過來。</p><p>　　RTS：此管腳由計(jì)算機(jī)控制，用以通知Modem馬上傳送數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)。而當(dāng)Modem收到此信號后，便會將它由電話線上收到的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)；

109、在此之前若有數(shù)據(jù)傳送至Modem則會暫存在寄存器中。</p><p>　　CTS：此管腳由Modem控制，用以通知計(jì)算機(jī)將欲傳送的數(shù)據(jù)送至Modem。當(dāng)計(jì)算機(jī)收到此管腳的信號，即將準(zhǔn)備送出的數(shù)據(jù)送至Modem，而Modem則將計(jì)算機(jī)送過來的數(shù)據(jù)由電話線路送出。</p><p>　　RI：Modem通知計(jì)算機(jī)有電話進(jìn)來，是否接聽電話則由計(jì)算機(jī)決定。如果計(jì)算機(jī)設(shè)置Modem為自動應(yīng)答模式，則M

110、odem在聽一定的震鈴后即會自動接聽電話。</p><p>　　計(jì)算機(jī)上的RS232，其9腳管腳定義如表3.1所示</p><p>　　表3.1 RS232 管腳編號及意義</p><p>　?。?）RS232傳遞信息的格式標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　RS232采用按位串行方式。該標(biāo)準(zhǔn)對所傳遞的信息規(guī)定如下：信息的開始為起始位，</p&g

111、t;<p>　　信息的結(jié)尾為停止位，它可以是一位、一位半或兩位；信息本身可以是5、6、7、8位再加一位奇偶校驗(yàn)位；如果兩個信息之間無信息，則應(yīng)寫“1”，表示空。其格式標(biāo)準(zhǔn)如圖3.9所示</p><p>　　圖3.9 RS232數(shù)據(jù)傳輸格式</p><p>　?。?）RS232電氣特性</p><p>　　由于RS232是早期為促進(jìn)公用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通

112、信而制定的標(biāo)準(zhǔn)，其邏輯電平對地是對稱的，與TTL、MOS邏輯電平完全不同。RS232標(biāo)準(zhǔn)接口的輸入/輸出信號電平為EIA電平，如表1.5所示。RS232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200 b/s。驅(qū)動器允許有2500 pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制。信號傳輸速率為20 kb/s時(shí)，最大傳輸距離為15m。傳輸距離短的另一原因是RS232屬單端信號傳

113、送，存在共地噪音和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于短距離通信。</p><p>　　表3.2中列出了RS232的電氣特性：</p><p>　　表3.2 RS232電氣特性</p><p>　?。?）RS232接口的缺點(diǎn)</p><p>　　RS232接口的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩個方面：</p><p>　　數(shù)據(jù)傳輸速率

114、慢：RS232規(guī)定的20kb/s的傳輸速率雖然能滿足異步通信要求，但對某些同步系統(tǒng)來說，不能滿足傳送速率要求。</p><p>　　傳送距離短：RS232接口的一般裝置之間電纜長度為15m，即使有較好的線路器件，良好的信號質(zhì)量，電纜長度也不會超過60m。</p><p>　　接口采用不平衡傳送和接收方式。</p><p>　　在設(shè)備信號之間可能產(chǎn)生較多的串話干擾。&