基于CAN总线的控制系统

微机应用课程设计报告题目:基于单片机的16*16点阵系统设计专业：班级：姓名：学号:地点：时间：指导老师：I摘要八位智力竞赛抢答器是一个可供八个参赛组进行智力竞赛的电气装置，该装置由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛组的输入信号在显示器上输出；用控制电路的主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路、通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。本文详细介绍了抢答器的设计方案、功能、及在设计过程中所做的改进。关键字：抢答电器；定时电器；报警电器；时序电器目录1绪论.........................................................................................................................11.1CAN总线的简单介绍.........................................................................................1II1.2CAN总线的优势.................................................................................................11.2.1网络各节点之间的数据通信实时性强...................................................11.2.2缩短了开发周期.........................................................................................11.2.3已形成国际标准的现场总线...................................................................21.2.4最有前途的现场总线之一.......................................................................22硬件电路设计.........................................................................................................32.1单片机模块.............................................................................................................32.1.1STC89C52主要特性如下：....................................................................42.1.2STC89C52RC单片机的工作模式...........................................................52.2CAN总线控制器模块.........................................................................................62.2.1SJA1000简介..............................................................................................62.2.2PCA82C250简介.........................................................................................92.3通信模块和外围接口..........................................................................................112.3.1通信模块...................................................................................................112.3.2外围接口...................................................................................................123CAN总线控制系统软件设计.................................................................................133.1初始化程序..........................................................................................................133.2数据的接收和发送功能......................................................................................153.2.1发送数据...................................................................................................153.2.2接收数据...................................................................................................174总结.........................................................................................................................19参考文献.....................................................................................................................20附录一.........................................................................................................................21微机应用课程设计基于CAN总线的控制系统11绪论本设计是以八路抢答器为基本理念。考虑到需设定限时回答的功能利用89C51单片机及外接口实现的抢答器系统，利用单片机的定时器计时器实现定时和计数的功能，将软硬件结合起来，使得系统能正常的进行计时，同时使数码管能够正确的显示时间。用开关键盘输出，扬声器发声提示。同时系统能够实现：在枪答中只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答无效；满时后系统计时自动复位，主控强制复位，按键锁定，在这种状态下，按键无效。1.1抢答器的需求分析1.在抢答器中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效。2抢答限定时间和回答问题的时间可是在1-99秒设定3可以显示是哪位选手有效抢答，正确按键后有蜂鸣器鸣叫提示。4．抢答时间和回答问题时间倒计时显示，时间完后系统自动复位。5．按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。1.2CAN总线的优势CAN是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。和目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：1.2.1网络各节点之间的数据通信实时性强首先，CAN控制器工作于多种方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权（取决于报文标识符）采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性，而利用RS-485只能构成主从结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差。1.2.2缩短了开发周期CAN总线通过CAN接收器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电微机应用课程设计基于CAN总线的控制系统2平或悬浮状态。这就保证不会在出现在RS-485网络中的现象，即当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象，而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现显现在网络中，因个别节点出现问题，使得总线出于“锁死”状态，而且，CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低系统开发难度，缩短了开发周期，这些都是仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。1.2.3已形成国际标准的现场总线另外，于其他现场总线相比较，CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线，这些也是目前CAN总线应用于众多领域，具有强劲的市场竞争力的重要原因。1.2.4最有前途的现场总线之一CAN即控制器局域网络，属于工业现场总线的范畴，于一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特设计，CAN总线越来越受到人们的重视。它在汽车领域上的应用是最广泛的，世界上一些著名的汽车制造厂商，如BENZ、PORSCHE、ROLLS-ROYCE等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信，同时，由于CAN总线本身的特点，其应用范围目前已不再局限于汽车行业，而向自动控制、航空航天、过程控制、机械工业、农用机械、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展，CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一，其典型的应用协议有：SAEJ1939/ISO11783、CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA2000等。微机应用课程设计基于CAN总线的控制系统32硬件电路设计此控制系统主要有三个主要的模块组成，第一步分为单片机模块，第二部分为CAN总线控制器模块，第三部分为通信和外围接口，其主要分为输出和输入接口，使系统构成一个闭环系统，从而实现所需要的控制功能。系统功能结构图如图1示输入设备输出设备89C52单片机SJA1000通信控制器82C250CAN总线图1系统结构示意图2.1单片机模块图2为系统单片机模块的电路图图2单片机模块电路图本系统单片机选择的是STC89C52,是双列直插式40引脚，其芯片引脚图如图2-4。微机应用课程设计基于CAN总线的控制系统4STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。图3STC89C52的芯片引脚图2.1.1STC89C52主要特性如下：1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051。2.工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）。3.工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48M