基于can總線的遠程數(shù)據(jù)畢業(yè)設(shè)計論文-資料下載頁

【導(dǎo)讀】高、抗干擾能力強、通訊速率高、維護成本低及其獨特的設(shè)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(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)，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(shè)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(diào)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(jīng)常使用，而使用時必須占用數(shù)碼管顯示按下的鍵，同時也能防止鍵盤誤操作，有必要設(shè)定鎖鍵盤鍵。 當(dāng)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(dāng)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(shè)置是顯而易見的，各個數(shù)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(shè)計設(shè)計的系統(tǒng)中 可以在線更改熱電偶的線性化轉(zhuǎn)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(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 24 了。這樣設(shè)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(shè)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(chǎn)中也是經(jīng)常用到的，所以本設(shè)計設(shè)定了HL 鍵，用于更改上下限報警值。 本設(shè)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(dāng)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(fù)位電路 看門狗定時器的預(yù)置時間是通過 X5045 的狀態(tài)寄 存器的相應(yīng)位來設(shè)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(guān)，其余位和 EEPROM 的工作設(shè)置有關(guān)。 wd1＝ 0， wd0=0，預(yù)置時間為 。 wd1＝ 0， wd0=1，預(yù)置時間為 。 wd1＝ 1， wd0=0； 預(yù)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(shù)據(jù)寫入所選地址 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 25 看門狗及復(fù)位電路 如圖 所示。 X5045 芯片內(nèi)包含有一個看門狗定時器，可通 過軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時間。在看門狗定時器預(yù)置的時間內(nèi)若沒有總線活動，則 X5045 將從 RST 輸出一個高電平信號，經(jīng)過微分電路 C R3 輸出一個正脈沖，使 單片機 復(fù)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(fù)位電路 圖 電路中，復(fù)位信號共有 3個：上電復(fù)位 (C R2)，人工復(fù)位 (S、 R R2)和watchdog 復(fù)位 (C R3)，通過或門綜合后加到 單片機 RST 端。 C R3的時間常數(shù)不必太大，有數(shù)百微秒即可，因為這時 單片機 的振蕩器已經(jīng)在工作。預(yù)置時間為 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)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(shè)計部分是本設(shè)計的重點。 軟件設(shè)計的 主要 功能 是鍵盤、通信和信號采集的編程及程序的調(diào)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(xué)易用，便于修改維 護等優(yōu)點，本設(shè)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(shè)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(shù)據(jù)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(shè)計實行模塊化設(shè)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(shè)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(shè)計 溫度傳感器節(jié)點主要是分時采集兩路溫度信號，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)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(jù)判斷顯示結(jié)果。當(dāng)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(shù)后，調(diào)用數(shù)據(jù)上傳函數(shù)把更改后的參數(shù)傳輸給上位機，以實現(xiàn)各個節(jié)點數(shù)據(jù)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(jīng)占據(jù)數(shù)碼管顯示。通過定時中斷程序把采集的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔还?jié)點。溫度傳感器節(jié)點的主 程序 流程圖如圖 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)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(fù)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(fù) 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(diào) 鍵 盤 掃 描 處 理 子 程 序調(diào) 顯 示 處 理 子 程 序延 時 2 秒調(diào) 溫 度 冷 端 補 償 子 程 序調(diào) 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(shè)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(shè)置有鍵內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)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(dāng)鎖鍵盤標志位和鍵標志位都為 1 時，判斷是否是小數(shù)點鍵按下，若是則設(shè)置小數(shù)點標志位并送顯示，否則判斷是否是數(shù)字鍵，要是則調(diào)用數(shù)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(yīng)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(shè) 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(shù) 字 鍵 處 理子 程 序YNY是 數(shù) 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(shè) 置 小 數(shù) 點 標 志 位并 送 顯 示是 小 數(shù)點 鍵 按下 嗎 ？YNN 圖 溫度 鍵 盤掃描處理子程序流程圖 在數(shù)字鍵處理子程序中，主要是如何實現(xiàn)的 鍵盤輸入數(shù)字的 移動方向。 初始化后判斷小數(shù)點標志位是否為 1，若為 1，則求出小數(shù)點后位數(shù)的個數(shù)再加 1，賦給變量 K，然后把新輸入的數(shù)字除以 10 的 K 次方后和原數(shù)值相加后就得到處理后的數(shù)值。若小數(shù)點內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 29 標志位不為 0，則原數(shù)值乘 10 和新輸入的數(shù)字相加得到處理后的數(shù)值，最后送顯示。 子初 始 化數(shù) 字 鍵 處 理 子 程 序小 數(shù) 點鍵 標 志為 1 ？調(diào) 用 顯 示 處 理子 程 序返 回NY新 數(shù) 值 = 原 數(shù) 值 + 輸 入 數(shù)字 / 1 0K新 數(shù) 值 = 原 數(shù) 值 * 1 0 + 輸入 數(shù) 字K = 小 數(shù) 點 后 位 數(shù) + 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(shè) 置 更 改 折 點 標志 位 S p o t _ F l a g = 1 圖 溫度節(jié)點 數(shù)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(dāng)按下 TSpot 鍵時，首先循環(huán)顯示已有的折點的溫度和對應(yīng)的毫伏電壓。然后設(shè)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(dāng)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(dāng)按下數(shù)值并按下確認鍵后就能更改上限報警值，使 flag1=1，準備內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)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(shù)值清0取消鍵處理子程序報警相關(guān)標志位清0顯示0表取消成功返回 小數(shù)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(dāng)按下 Delete 鍵時，對鍵盤的輸入的數(shù)值清零，報警相關(guān)標志位、小數(shù)點相關(guān)標志位清零，只是在改變折點時只對數(shù)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(guān)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(shù)值是溫度標度變換折線化的折點對應(yīng)的溫度，把它存于折點溫度數(shù)組，若為 1 則把它存于折點毫伏電壓數(shù)組。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)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(diào) 用 上 傳 折 點子 程 序折 點 更 改標 志 位 = 0把 輸 入 數(shù) 值 存儲 于 熱 電 勢 數(shù)組折 點 更 改 標 志位 = 1把 輸 入 數(shù) 值 存儲 于 折 點 數(shù) 組存 儲 于 熱 電 勢 數(shù) 組的 數(shù) 達 到 4 個 ？折 點 更 改 標志 位 = 0 ？清 除 相 關(guān) 標 志位 和 數(shù) 值上 限 報 警 更 改標 志 位 為 1 ？返 回清 除 相 關(guān) 標 志位 和 數(shù) 值下 限 報 警 更 改 標 志位 為 1 ？NYNYYNNYNY更 改 上 限 報 警值 并 顯 示調(diào) 用 上 傳 上 限 報 警值 子 程 序調(diào) 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(dāng)輸入的毫伏電壓數(shù)組的數(shù)達到 4 個時，調(diào)用上傳溫度 折