組合儀表畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　組合儀表是汽車的重要部件，對汽車的安全運行至關重要。本文設計的具有自動檢測和自動壓裝的組合儀表壓裝系統(tǒng)采用雙CPU模塊化設計保證了控制的實時性和程序的結構化風格。</p><p>　　該系統(tǒng)由兩個子系統(tǒng)組成，分別是人機子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)，人機子系統(tǒng)采用了89S8252處理器，此款處理器使用較為普遍，價

2、格也適中。其顯示部分為20x4字符點陣液晶模塊，價格也較低廉?？刂谱酉到y(tǒng)采用了89C52微處理器和ADS8325轉換芯片。兩子系統(tǒng)用CAN總線進行連接，CAN總線接口包括總線控制和總線驅動兩部分，前者選用了Philips半導體公司的SJA1000，在原PCA82C200基礎上，增加了CAN2.0B協議，后者選用82C250。保證了信息的可靠傳遞和快速傳遞。</p><p>　　本系統(tǒng)能同時壓裝四儀表指針，適應目前

3、大多數組合儀表為四儀表系統(tǒng)的情況，簡稱“四通道”。每通道均能獨立檢測壓裝過程中的壓裝力值，并根據設定的上線力值和下線力值實施控制和欠力或過力提示，以便重壓和人工復檢。</p><p>　　關鍵詞：組合儀表；CAN總線；四通道</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Combination instrument

4、is an important component of the car to the safe operation of the car is very important. This design has pressed the automatic detection and automatic combination instrument pressing system. This system uses double CPU m

5、odular design ensure control of real-time and procedure of the structural style.</p><p>　　This system consists of two sub-systems separately is man-machine subsystem and control subsystem. Using the man-mach

6、ine subsystem 89S8252 processor which have a reasonable price and common used. It shows part 20x4 character dot matrix LCD module is relatively cheap price. Control subsystem adopted 89C52 microprocessor and ADS8325 conv

7、ersion chip. The two subsystems connect by CAN bus. The CAN bus interfaces including bus control and the bus driver two parts. The former chose SJA1000(come from N</p><p>　　This system can pressed four meter

8、s pointer, which can adapt most current combination instrument for four instrumentation systems. It referred to as "four channel". Each channel can independently testing in the process of being pressed value an

9、d according to the set value and referrals on-line control force value and owe force or power. That can convenient to press again and artificial review.</p><p>　　Keywords: combination instrument; CAN bus; fo

10、ur channel</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1汽

11、車儀表1</b></p><p>　　1.1.1汽車儀表的概述1</p><p>　　1.1.2汽車儀表的發(fā)展趨勢3</p><p>　　1.2 CAN總線的簡介3</p><p>　　1.2.1基本概念3</p><p>　　1.2.2 CAN總線的產生與發(fā)展4</p><

12、p>　　1.2.3 CAN總線特點5</p><p>　　1.3 國內外的研究現狀7</p><p>　　1.4本文的主要研究內容8</p><p>　　2汽車組合儀表指針壓裝控制器的設計方案9</p><p>　　2. 1控制器總體框架9</p><p>　　2. 2人機子系統(tǒng)的設計10</p

13、><p>　　2. 3控制子系統(tǒng)的設計10</p><p>　　2. 4人機子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)的通信方式11</p><p>　　3 基于CAN總線的汽車組合儀表指針壓裝控制器的控制子系統(tǒng)硬件設計13</p><p>　　3.1基于AT89C52的微處理器模塊設計13</p><p>　　3.1.1 AT89C52

14、微處理器的簡介13</p><p>　　3.1.2復位電路系統(tǒng)16</p><p>　　3.2CAN總線接口模塊20</p><p>　　3.2.1CAN 通信控制器SJA1000 功能簡介21</p><p>　　3.2.2 PCA82C250功能簡介25</p><p>　　3.3 A/D轉換模塊26&

15、lt;/p><p>　　3.3.1ADS8325芯片功能簡介27</p><p>　　3.3.2 4051芯片功能簡介29</p><p>　　3.4 輸入輸出模塊30</p><p><b>　　4抗干擾措施33</b></p><p><b>　　結論35</b>&

16、lt;/p><p><b>　　致謝36</b></p><p><b>　　參考文獻37</b></p><p><b>　　附錄38</b></p><p>　　附錄1：總體電路原理圖38</p><p>　　附錄2：總體電路PCB圖39<

17、;/p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1汽車儀表</b></p><p>　　1.1.1汽車儀表的概述</p><p>　　汽車儀表板集中了全車的儀表，它好像一扇窗口，顯示了汽車的工作狀況。</p><p>　　最初一代汽車的儀表盤，簡單的

18、羅盤和指針。甚至沒有冷光燈的顯示，夜里看儀表盤及其不便。最初的儀表盤只能提供給駕駛者簡單的速度、耗油等信息，操作也很機械化，這樣的儀表盤現在已被基本淘汰。</p><p>　　現在的汽車儀表是電子液晶智能組合儀表盤，被稱作組合式的汽車儀表盤，是當今時代汽車用的最多的儀表盤形式，為配合車子的樣式和產品定位，廠家一般都會在功能之外考慮更多美觀漂亮的因素。組合式的汽車儀表盤擁有羅盤和液晶顯示屏2大區(qū)域，功能齊全，并且能

19、夠一目了然，各種不同的設計也給汽車內飾注入很多美的原素。</p><p>　　不同汽車儀表板的儀表不盡相同，但是一般汽車的常規(guī)儀表有車速里程表、轉速表、機油壓力表、水溫表、燃油表、充電表等。</p><p>　　現代汽車上，汽車儀表還需要裝置穩(wěn)壓器，專門用來穩(wěn)定儀表電源的電壓，抑制波動幅度，以保證汽車儀表的精確性。另外，大部分儀表顯示的依據來自傳感器，傳感裝置根據被監(jiān)測對象的狀態(tài)變化而改變

20、其電阻值，通過儀表表述出來。</p><p>　　儀表板中最顯眼的是車速里程表，它表示汽車的時速，單位是km/h(公里／小時)。車速里程表實際上由兩個表組成，一個是車速表，另一個是里程表。</p><p>　　傳統(tǒng)的車速表是機械式的，典型的機械式里程表連接一根軟軸，軟軸內有一根鋼絲纜，軟軸另一端連接到變速器某一個齒輪上，齒輪旋轉帶動鋼絲纜旋轉，鋼絲纜帶動里程表罩圈內一塊磁鐵旋轉，罩圈與指針

21、聯接并通過游絲將指針置于零位，磁鐵旋轉速度的快慢引起磁力線大小的變化，平衡被打破指針因此被帶動。這種車速里程表簡單實用，被廣泛用于大小型汽車上。不過，隨著電子技術的發(fā)展，現在很多轎車儀表已經使用電子車速表，常見的一種是從變速器上的速度傳感器獲取信號，通過脈沖頻率的變化使指針偏轉或者顯示數字。</p><p>　　里程表是一種數字式儀表，它通過計數器鼓輪的傳動齒輪與車速表傳動軸上的蝸桿嚙合，使計數器鼓輪轉動，其特點

22、是上一級鼓輪轉一整圈，下一級鼓輪轉1/10圈。同車速表一樣，目前里程表也有電子式里程表，它從速度傳感器獲取里程信號。電子式里程表累積的里程數字存儲在非易失性存儲器內，在無電狀下態(tài)數據也能保存。</p><p>　　另一個比較顯眼的儀表是轉速表。在國產汽車中，以前一般是不設置轉速表的，但近十幾年來各類型汽車都興起安裝轉速表，有些廠商還將它作為汽車檔次的配置內容。轉速表單位是1 /min×1000，即顯示發(fā)

23、動機每分鐘轉多少千轉。轉速表能夠直觀地顯示發(fā)動機在各個工況下的轉速，駕駛員可以隨時知道發(fā)動機的運轉情況，配合變速器檔位和油門位置，使之保持最佳的工作狀態(tài)，對減少油耗，延長發(fā)動機壽命有好處。</p><p>　　轉速表一般設置在儀表板內，與車速里程表對稱地放置在一起。轉速表是按照磁性原理工作的，它接收點火線圈中初級電流中斷時產生的脈沖信號，并將此信號轉換為可顯示的轉速值。發(fā)動機轉速越快，點火線圈產生的脈沖次數越多，

24、表上顯示的轉速值就越大。 </p><p>　　現在轎車一般都是電子式轉速表，有指針式和液晶數字顯示式，表內有數字集成電路，它將點火線圈輸送過來的電壓脈沖經過計算后驅動指針移動或數字顯示。另外還有一種轉速表是從發(fā)電機取出脈沖信號送到轉速表電路解釋后顯示轉速值，不過因受發(fā)電機皮帶打滑等因素影響，數值不太精確。</p><p>　　儀表板上機油壓力表、水溫表和燃油表都是直接與發(fā)動機工作有關的儀

25、表，它們各自都有相應的傳感器將監(jiān)察對象的信息反映在儀表上。</p><p>　　機油壓力表是顯示機油壓力的儀表，單位是kPa(千帕)。機油壓力表傳感器是一種壓阻式傳感器，用螺紋固連在發(fā)動機機油管路上。由機油壓力推動接觸片在電阻上移動，使阻值變化從而影響到通過儀表到地的電流量，驅動指針擺動。由于機油壓力有一定的壓力范圍，為了清晰明了，目前有許多汽車的機油壓力表用指示燈表示，如果發(fā)動機運轉時它仍然亮著，就表示發(fā)動機潤

26、滑系統(tǒng)可能不正常了。</p><p>　　水溫表是顯示冷卻水溫度的儀表，單位是℃(攝氏度)。它的傳感器是一種熱敏電阻式傳感器，用螺紋固定在發(fā)動機冷卻水道上。熱敏電阻決定了流經水溫表線圈繞組的電流大小，從而驅動表頭指針擺動。以前汽車發(fā)動機的冷卻水都是用自來水來充當，現在很多汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)都用專門的冷卻液，因此也稱為冷卻液溫度表。</p><p>　　燃油表是顯示油箱內的油量的儀表，單位是

27、L(升)，指針指向“F”，表示滿油，指向“E”，表示無油；也有用1/1、1/2、0分別表示滿油、半箱油和無油。燃油表內有兩個線圈，分別在“F”與“E”一側，傳感器是一個由浮子高度控制的可變電阻，阻值變化決定兩個線圈的磁力線強弱，也就決定了指針的偏轉方向。</p><p>　　水溫表和燃油表也有用指示燈表示的，水溫指示燈亮表示水溫偏高，燃油指示燈亮表示燃油已近低點，作為輔助性提醒。</p><p

28、>　　充電表顯示發(fā)電機與蓄電池之間的充放電狀態(tài)，有電流表和電壓表之分。以前的汽車多數是用電流表，它有一塊永久磁鐵，使固定在支點上的指針保持中間位置，有線圈環(huán)繞在支點周圍，當有電流通過線圈時會感應出磁場，指針在磁場作用下左右擺動，擺動方向決定于電流流經線圈的方向。因此電流表串聯在蓄電池與發(fā)電機之間，當發(fā)電機向蓄電池充電時，儀表顯示正(+)極，若蓄電池向負載放電量大于發(fā)電機的充電量，則顯示負(-)極。由于電流表接線柱承受電流比較大，不

29、太安全，所以現在的汽車大都使用充電指示燈或者電壓表。充電指示燈的接地端是由調節(jié)器控制的，當發(fā)動機未運轉時，充電燈接地線路聯通，充電燈發(fā)亮；當發(fā)動機運轉時，充電燈接地線路被斷開，充電燈熄滅；如果充電燈仍然亮時，說明充電系統(tǒng)有故障。</p><p>　　現代汽車儀表盤的面膜下制作了各式各樣的指示燈或警報燈，例如冷卻液液面警報燈、燃油量指示燈、清洗器液面指示燈、充電指示燈、遠近光變光指示燈、變速器擋位指示燈、制動防抱死

30、系統(tǒng)(ABS)指示燈、驅動力控制指示燈、安全氣囊(SRS)警報燈等。</p><p>　　1.1.2汽車儀表的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著電子技術的進步，汽車儀表的數字化已成為必然的趨勢。數字化儀表盤的出現代表了汽車儀表盤又進入了一個新的時代，數字化儀表盤的油量表水溫表及行車電腦亦全部摒棄傳統(tǒng)的指針，改用科技感十足的數字量化顯示，時速表也采用了全數字液晶屏，中央轉速表則采用先進數字化

31、羅盤，RPM*1000轉速顯示清晰直觀。外觀的設計也越來越沖擊人的視覺效果，越來越人性化。人們可以從汽車儀表上切身的體會到數字化帶給人類的方便和舒適。</p><p>　　2007年中國汽車電子市場依舊保持較高增長速度，增長率達33.4%，該速度高于汽車產量增速。其中，車載信息系統(tǒng)成了汽車電子市場增長的引擎，也是今后的熱點。此外，隨著消費者對安全性的關注日益提高，EPS、TPMS、雷達測距等一系列安全技術將得到廣

32、泛的應用。汽車應用越來越廣泛，決定了MCU的處理能力必須要提高，32位MCU逐漸登上了舞臺。</p><p>　　預計在未來幾年內，中國汽車電子產品市場將在汽車產業(yè)發(fā)展的保障下穩(wěn)步發(fā)展，各類汽車電子產品在汽車中的普及率將持續(xù)提高，預計到2010年，中國汽車電子產品市場規(guī)模將達到近2000億元。隨著中國未來汽車市場的快速發(fā)展和汽車電子的價值含量迅速提高，中國汽車電子產業(yè)將形成巨大經濟規(guī)模效應，汽車電子產品占汽車的成

33、本將進一步提高。未來的汽車電子產品中，圍繞安全、節(jié)能、環(huán)保、舒適和娛樂等方面的元器件及其周邊產品將發(fā)展最快。目前，中國消費者對車輛需求的增加、網絡在車輛中的高速發(fā)展、安全與防盜需求的增加、機械系統(tǒng)與電子系統(tǒng)之間的轉換以及動力總成方面性能的提高，都進一步推動了中國汽車電子產品市場的發(fā)展。</p><p>　　1.2 CAN總線的簡介</p><p><b>　　1.2.1基本概念&

34、lt;/b></p><p>　　CAN 是Controller Area Network 的縮寫（以下稱為CAN），是ISO國際標準化的串行通信協議。在當前的汽車產業(yè)中，出于對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開發(fā)了出來。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數據類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構成的情況很多，線束的數量也隨之增加。為適應“減少線束的數量”、“通過多個LAN

35、，進行大量數據的高速通信”的需要，1986 年德國電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的CAN 通信協議。此后，CAN 通過ISO11898 及ISO11519 進行了標準化，現在在歐洲已是汽車網絡的標準協議。</p><p>　　現在，CAN 的高性能和可靠性已被認同，并被廣泛地應用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設備、工業(yè)設備等方面?，F場總線是當今自動化領域技術發(fā)展的熱點之一,被譽為自動化領域的計算機局域網。它的出現為分布式

36、控制系統(tǒng)實現各節(jié)點之間實時、可靠的數據通信提供了強有力的技術支持。 </p><p>　　1.2.2 CAN總線的產生與發(fā)展</p><p>　　控制器局部網（CAN－CONTROLLER AREA NETWORK）是BOSCH公司為現代汽車應用領先推出的一種多主機局部網，由于其高性能、高可靠性、實時性等優(yōu)點現已廣泛應用于工業(yè)自動化、多種控制設備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多

37、部門。控制器局部網將在我國迅速普及推廣。</p><p>　　隨著計算機硬件、軟件技術及集成電路技術的迅速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計算機技術應用領域中最具活力的一個分支，并取得了巨大進步。由于對系統(tǒng)可靠性和靈活性的高要求，工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展主要表現為：控制面向多元化，系統(tǒng)面向分散化，即負載分散、功能分散、危險分散和地域分散。</p><p>　　分散式工業(yè)控制系統(tǒng)就是為適應這種需要而發(fā)展起

38、來的。這類系統(tǒng)是以微型機為核心，將 5C技術——COMPUTER（計算機技術）、CONTROL（自動控制技術）、COMMUNICATION（通信技術）、CRT（顯示技術）和 CHANGE（轉換技術）緊密結合的產物。它在適應范圍、可擴展性、可維護性以及抗故障能力等方面，較之分散型儀表控制系統(tǒng)和集中型計算機控制系統(tǒng)都具有明顯的優(yōu)越性。</p><p>　　典型的分散式控制系統(tǒng)由現場設備、接口與計算設備以及通信設備組成

39、?，F場總線（FIELDBUS）能同時滿足過程控制和制造業(yè)自動化的需要，因而現場總線已成為工業(yè)數據總線領域中最為活躍的一個領域?，F場總線的研究與應用已成為工業(yè)數據總線領域的熱點。盡管目前對現場總線的研究尚未能提出一個完善的標準，但現場總線的高性能價格比將吸引眾多工業(yè)控制系統(tǒng)采用。同時，正由于現場總線的標準尚未統(tǒng)一，也使得現場總線的應用得以不拘一格地發(fā)揮，并將為現場總線的完善提供更加豐富的依據?？刂破骶植烤W CAN（CONTROLLER A

40、ERANETWORK）正是在這種背景下應運而生的。</p><p>　　由于CAN為愈來愈多不同領域采用和推廣，導致要求各種應用領域通信報文的標準化。為此，1991年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制訂并發(fā)布了 CAN技術規(guī)范（VERSION 2.0）。該技術規(guī)范包括A和B兩部分。2.0A給出了曾在CAN技術規(guī)范版本1.2中定義的CAN報文格式，能提供11位地址；而2.0B給出了標準的和擴展的

41、兩種報文格式，提供29位地址。此后，1993年11月ISO正式頒布了道路交通運載工具——數字信息交換——高速通信控制器局部網（CAN）國際標準（ISO11898），為控制器局部網標準化、規(guī)范化推廣鋪平了道路。 </p><p>　　1.2.3 CAN總線特點</p><p>　　CAN總線是德國BOSCH公司從80年代初為解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發(fā)的一種串行數據

42、通信協議，它是一種多主總線，通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維。通信速率可達1MBPS。</p><p>　?、臗AN總線通信接口中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。</p><p>　?、艭AN協議的一個最大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數據塊進行編碼。采用這種方法的優(yōu)點可使

43、網絡內的節(jié)點個數在理論上不受限制，數據塊的標識碼可由11位或29位二進制數組成，因此可以定義211或229個不同的數據塊，這種按數據塊編碼的方式，還可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數據，這一點在分布式控制系統(tǒng)中非常有用。數據段長度最多為8個字節(jié)，可滿足通常工業(yè)領域中控制命令、工作狀態(tài)及測試數據的一般要求。同時，8個字節(jié)不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。CAN協議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能，保證了數據通信的可靠性。

44、CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨特的設計，特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設備的互連，因此，越來越受到工業(yè)界的重視，并已公認為最有前途的現場總線之一。</p><p>　?、荂AN總線采用了多主競爭式總線結構，具有多主站運行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。CAN總線上任意節(jié)點可在任意時刻主動地向網絡上其它節(jié)點發(fā)送信息而不分主次，因此可在各節(jié)點之間實現自由通信。CAN總線協議已被國際標準化組織認證，技術比較成熟，控制

45、的芯片已經商品化，性價比高，特別適用于分布式測控系統(tǒng)之間的數通訊。CAN總線插卡可以任意插在PC AT XT兼容機上，方便地構成分布式監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　?、冉Y構簡單，只有2根現與外部相連，并且捏布集成了錯誤探測和管理模塊。 </p><p>　　為防止汽車在使用壽命期內由于數據交換錯誤而對司機造成危險,汽車的安全系統(tǒng)要求數據傳輸具有較高的安全性。如果數據傳輸的可靠性足夠高,或者

46、殘留下來的數據錯誤足夠低的話,這一目標不難實現。從總線系統(tǒng)數據的角度看,可靠性可以理解為,對傳輸過程產生的數據錯誤的識別能力。 </p><p>　　殘余數據錯誤的概率可以通過對數據傳輸可靠性的統(tǒng)計測量獲得。它描述了傳送數據被破壞和這種破壞不能被探測出來的概率。殘余數據錯誤概率必須非常小,使其在系統(tǒng)整個壽命周期內,按平均統(tǒng)計時幾乎檢測不到。計算殘余錯誤概率要求能夠對數據錯誤進行分類 ,并且數據傳輸路徑可由一模型描

47、述。如果要確定CAN的殘余錯誤概率,我們可將殘留錯誤的概率作為具有80～90位的報文傳送時位錯誤概率的函數,并假定這個系統(tǒng)中有5～10個站,并且錯誤率為1/1000,那么最大位錯誤概率為10—13數量級。例如,CAN網絡的數據傳輸率最大為1Mbps,如果數據傳輸能力僅使用50%,那么對于一個工作壽命4000小時、平均報文長度為 80位的系統(tǒng),所傳送的數據總量為9×1010。在系統(tǒng)運行壽命期內,不可檢測的傳輸錯誤的統(tǒng)計平均小于1

48、0—2量級。換句話說,一個系統(tǒng)按每年365天,每天工作8小時,每秒錯誤率為0. 7計算,那么按統(tǒng)計平均,每1000年才會發(fā)生一個不可檢測的錯誤。</p><p>　　CAN屬于現場總線的范疇,它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。較之目前許多RS-485基于R線構建的分布式控制系統(tǒng)而言, 基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)在以下方面具有明顯的優(yōu)越性：</p><p>　　首先,C

49、AN控制器工作于多主方式,網絡中的各節(jié)點都可根據總線訪問優(yōu)先權(取決于報文標識符)采用無損結構的逐位仲裁的方式競爭向總線發(fā)送數據,且CAN協議廢除了站地址編碼,而代之以對通信數據進行編碼,這可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數據,這些特點使得CAN總線構成的網絡各節(jié)點之間的數據通信實時性強,并且容易構成冗余結構,提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。而利用RS-485只能構成主從式結構系統(tǒng),通信方式也只能以主站輪詢的方式進行,系統(tǒng)的實時性、可靠性

50、較差;</p><p>　　其次,CAN總線通過CAN收發(fā)器接口芯片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連,而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài),CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這就保證不會出現象在RS-485網絡中,當系統(tǒng)有錯誤,出現多節(jié)點同時向總線發(fā)送數據時,導致總線呈現短路,從而損壞某些節(jié)點的現象。而且CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能,以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響

51、,從而保證不會出現象在網絡中,因個別節(jié)點出現問題,使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。而且,CAN具有的完善的通信協議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現,從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度,縮短了開發(fā)周期,這些是只僅僅有電氣協議的RS-485所無法比擬的。</p><p>　　另外,與其它現場總線比較而言,CAN總線是具有通信速率高、容易實現、且性價比高等諸多特點的一種已形成國際標準的現場總線。這些也是目前 CAN總線應用于眾多

52、領域,具有強勁的市場競爭力的重要原因。</p><p>　　CAN 即控制器局域網絡,屬于工業(yè)現場總線的范疇。與一般的通信總線相比,CAN總線的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設計,CAN總線越來越受到人們的重視。它在汽車領域上的應用是最廣泛的,世界上一些著名的汽車制造廠商,如BENZ(奔馳)、BMW(寶馬)、PORSCHE(保時捷)、ROLLS-ROYCE(勞斯萊斯)和JAGU

53、AR(美洲豹)等都采用了CAN總線來實現汽車內部控制系統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機構間的數據通信。同時,由于CAN總線本身的特點,其應用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè),而向自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農用機械、機器人、數控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領域發(fā)展。CAN已經形成國際標準,并已被公認為幾種最有前途的現場總線之一。其典型的應用協議有： SAE J1939/ISO11783、CANopen、CANaerospace、D

54、eviceNet、NMEA 2000等。</p><p>　　1.3 國內外的研究現狀</p><p>　　目前汽車儀表有兩種技術，一是傳統(tǒng)的模擬顯示，目前在中國市場上應用份額還較大，但大多數用在前期引進的車型或貨車、微型車上等；二是數字式儀表，目前與我國合資或外商獨資的企業(yè)如德科、馬瑞利、蕪湖西門子VDO、偉世通、博世等，都以數字式儀表為主。數字式儀表采用步進電機結構形式，所有傳感器的模

55、擬或數字信號全部轉化成驅動步進電機的數字信號，由中央處理器CPU處理完后，將驅動信號輸送到各自的步進電機式指示儀表并使之工作，這種用全數字技術驅動的指示儀表精度高、統(tǒng)一機芯結構成本低。他還強調，全數字式汽車儀表，尤其是步進電動機式汽車儀表顯示裝置，是當今和未來一段時間汽車儀表顯示裝置的主導技術，有著十分廣闊的市場前景。 </p><p>　　我國的汽車儀表顯示裝置與國外發(fā)達國家相比，技術水平有相當大的差距。如當今

56、國外發(fā)達國家普遍使用全數字式汽車儀表顯示裝置，而且絕大部分是步進電動機式汽車儀表，并準備向更高方向發(fā)展。雖然國內汽車儀表界一致看好全數字式汽車儀表，但國內本土企業(yè)開發(fā)還不具備技術條件。 </p><p>　　賽迪顧問半導體事業(yè)部李樹也表示，儀表的發(fā)展趨勢是數字化儀表。數字儀表IC主要包括液晶顯示驅動、D/A轉換等。最近富士通展示了一款三維的GPS就集成了數字儀表顯示功能，這也表明汽車半導體廠商開始關注并發(fā)力這一領

57、域。 </p><p>　　為適應汽車網絡化的趨勢，汽車儀表進行通信也成為必然。施麟范指出，以前傳統(tǒng)方式是把傳感器信號直接傳輸給儀表，現在傳感器信號經發(fā)動機控制系統(tǒng)(EMS)處理后，應用CAN協議編成代碼給儀表，目前很多新車型已開始應用。儀表CPU將有一塊專門區(qū)域進行編譯處理，有兩種處理方式，一是編譯器到國外購買，如大眾、通用、福特等主要汽車公司，多委托專業(yè)公司進行編譯，采用專用的芯片，這樣做一來是為保密，二來是

58、為提高可靠性，以減少軟件的測試麻煩。二是儀表廠自己做編譯，但整車廠會告知什么代碼做什么工作。 </p><p>　　目前國內主要是外商獨資、合資的儀表企業(yè)可提供具備這些功能的儀表設備。國內本土企業(yè)由于面臨沒有測試設備、測試成本高、測試軟件工程師比較缺乏等問題，因而存在進入壁壘。 </p><p>　　施麟范還表示，適應車載網絡化需要儀表CPU有編譯軟件，但要第三方來做。儀表網絡化一個最主要

59、的問題是整機廠沒有這樣的東西，開發(fā)要國外廠商來支持。一個是軟件，一個是機會，雖然從技術角度來說并不難，但國內企業(yè)如何得到整車廠的認可，這是一個問題。</p><p>　　1.4本文的主要研究內容</p><p>　　本文的研究對象為汽車組合儀表指針壓裝控制系統(tǒng)，汽車組合儀表指針壓裝系統(tǒng)包括控制器和氣壓傳動機械系統(tǒng)兩大部件，其運行環(huán)境為典型的工業(yè)環(huán)境。</p><p>

60、;　　2汽車組合儀表指針壓裝控制器的設計方案</p><p>　　本設計同時能壓裝四儀表指針，適應目前大多數組合儀表為四儀表系統(tǒng)的情況，簡稱“四通道”。每通道均能獨立檢測壓裝過程中的壓裝力值，并根據設計的上限和下限力值實施控制和欠力或過力提示，以便重壓和人工復檢。每通道上限力值和下限力值可以獨立設定和顯示。從啟動到完成周期宜控制在2s左右，以提高效率。</p><p>　　自從20世紀70

61、年代末期電子顯示儀表以來，人們對汽車性能要求愈來愈高。隨著電子技術的進步，新型傳感器、顯示元器件、智能執(zhí)行機構、軟件技術、多通道傳輸等的發(fā)展，汽車儀表板的電子化微機化已成為必然趨勢。組合儀表是汽車的重要部件，對于汽車的安全運行至關重要。組合儀表通常由以下幾部分組成：車速表、里程表（包括單次里程）、轉速表、水溫表、油量表、照明系統(tǒng)、報警指示系統(tǒng)等。目前除里程表采用數碼或液晶顯示外，車速表、轉速表、水溫表、油量表等大多采用傳統(tǒng)的指針式指示方

62、式。研究開發(fā)一種具有自動檢測和自動壓裝的組合儀表壓裝系統(tǒng)，具有重要的意義。</p><p>　　2.1控制器總體框架</p><p>　　從提高控制的實時能力和降低系統(tǒng)的設計難度兩個主要方面考慮，壓裝控制器采用了雙CPU方案，對應兩個子系統(tǒng)，即人機子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)。總體框架如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 汽車組合儀表指針壓裝系統(tǒng)的總體框圖</

63、p><p>　　從圖2-1可以看出系統(tǒng)的組成構成，控制子系統(tǒng)主要執(zhí)行輸入和輸出，人機子系統(tǒng)主要負責參數的按鍵設定和信息顯示。4路行程開關量輸入作為四個儀表壓裝結束的標志信號，控制了每一通道的工作周期；4路電磁閥控制用來按設計要求對各路壓裝臂實施壓下和回升控制，通過對電磁閥的得電和失電控制實現；2路啟動按鈕具有互鎖特性，安裝在面板的左右兩側其目的是確保只有2路同時有效時，壓裝臂才能施壓，避免人身傷害；1路停止按鈕控制壓

64、裝臂的回升。</p><p>　　2.2人機子系統(tǒng)的設計</p><p>　?、乓壕K的顯示界面設計</p><p>　　各通道顯示信息包括：</p><p>　　B1：×××× ×××× ×××× Y</p&

65、gt;<p>　　B2：×××× ×××× ×××× Y</p><p>　　B3：×××× ×××× ×××× Y</p><p

66、>　　B4：×××× ×××× ×××× Y</p><p>　　其中，B表示通道號，×××× ×××× ××××依次表示下限力、上限力和實測力（單位：克）；Y

67、表示壓裝結束后壓裝情況；0：表示正常；1：表示超力；2：表示欠力。</p><p><b>　?、瓢存I設置</b></p><p>　　人機子系統(tǒng)4×5矩陣鍵盤的分配如下，具體對應關系見硬件設計部分。</p><p>　　①0~9共10個數字鍵。</p><p>　　②4個設置鍵，分別用于選擇對應的4個儀表是否

68、需要壓裝，均為“乒乓”鍵，其狀態(tài)有相應的LED顯示。</p><p>　　③4參數設定功能鍵，即功能鍵、確認鍵、清除鍵和參數鍵。</p><p><b>　　④2個保留鍵。</b></p><p>　　2.3控制子系統(tǒng)的設計</p><p>　　控制子系統(tǒng)主要執(zhí)行輸入和輸出，四通道的檢測力值需要通過4路模擬信號的采樣和A

69、/D轉換，把模擬量轉換成二進制數后交給單片機處理，控制四路指針儀表的壓裝。</p><p>　?、潘耐ǖ繟/D轉換電路</p><p>　　該電路采用ADS8325與4051為基礎實現4路模擬信號的采樣與轉換，A/D轉換器由單片機片選信號控制其采樣，關于四通道的切換，只要簡單的將SA、SB通道切換信號按00→01→10→11順序循環(huán)輸出即可達到切換通道的目的。對于ADS8325的啟動和讀取

70、結果，則必須按照ASS8325的要求，主要是</p><p>　?、貯DS8325完成從采樣、轉換到結果輸出整個過程至少要22時鐘周期；</p><p>　?、趩右笫牵涸贏DS8325的/CS信號從高電平跳變?yōu)橛行У碗娖降臅r刻開始，經過4∽5時鐘周期，ADS8325完成采樣與A/D轉換；</p><p>　?、墼诮酉氯サ?6個時鐘上升沿依次從高位到低位從DOUT

71、引腳輸出16位結果。</p><p><b>　　⑵輸入輸出模塊設計</b></p><p>　　在控制子系統(tǒng)中，輸入輸出包括三方面：4路行程開關輸入，啟動停止按鈕輸入及4路繼電器輸出（控制電磁閥）。4路行程開關輸入直接送往P1口的低4位，行程開關信號可以由微動開關（純機械式）、光電感應式和非線性霍爾開關等電路來實現。2路啟動按鈕信號QD1、QD2和1路停止按鈕信號由

72、74HC245與微處理器接口，將74HC245作為微處理器的外部存儲設備，通過讀操作完成信號的輸入。</p><p>　　輸入/輸出控制是控制子系統(tǒng)的關鍵，因此輸入/輸出程序設計作為一個重要部分，必須引起足夠重視，首要問題就是控制流程的設計。輸入/輸出控制的流程可以描述為：</p><p>　?、僭谡_接收到人機子系統(tǒng)發(fā)送的各通道設定參數后，系統(tǒng)處于待命狀態(tài)；</p><

73、;p>　?、谕瑫r按“啟動1”和“啟動2”，系統(tǒng)開始按通道壓裝設定要求進行儀表指針壓裝，即壓臂下壓；</p><p>　　③在壓裝過程中，不斷查詢各通道的行程開關信號。如果某一通道的行程開關為低，則該開關對應的繼電器斷開，相應的電磁閥失電，壓臂回升；</p><p>　　④在下壓過程中按“停止”按鈕，則壓臂同時回升。所有壓臂均回升后，系統(tǒng)再次處于待命狀態(tài)，等待下一個工作循環(huán)。</

74、p><p>　　2.4人機子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)的通信方式</p><p>　?、湃藱C子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)的信息傳遞具有以下特點：</p><p>　?、賹崟r性。在壓裝過程中的力值信息必須能及時顯示和處理。</p><p>　?、诨有?。信息傳遞時雙向的，人機系統(tǒng)向控制系統(tǒng)傳送的主要是設定參數和通道選擇信息；控制系統(tǒng)向人機系統(tǒng)傳送的是力值數據等。<

75、;/p><p>　　③流量小。每次傳送的信息不多，即字節(jié)數不大。</p><p>　?、七x擇CAN工業(yè)總線作為兩個子系統(tǒng)之間的信息通信介質。主要理由有：</p><p>　?、貱AN總線本身是一種汽車工業(yè)標準總線，具有很高的環(huán)境適應能力。</p><p>　?、贑AN總線是一種多主總線，通信部分主從；而卻才有非破壞性仲裁技術，不會出現總線癱瘓問題

76、，較之RS-485總線等更可靠。</p><p>　　③CAN總線的速率高，最高可達1Mbps（此時對應通信距離為40m）。</p><p>　?、芘c微處理器的接口簡單。</p><p>　?、荂AN總線通信協議簡介</p><p>　　CAN總線具有2.0A和2.0B兩種協議，對應兩種工作模式：BasicCAN模式和PeliCAN模式。本控

77、制器采用后者。由于CAN總線的每個報文最多發(fā)送8字節(jié)數據，因此通信協議的制定是非常關鍵的一個問題。這里采用數據區(qū)首字節(jié)作為信息代碼字節(jié)，傳遞發(fā)送數據的性質。簡單的說，分三種情況（出現的數據均為十六進制數）：</p><p>　?、偃绻藱C子系統(tǒng)向控制子系統(tǒng)發(fā)送數據，則首字節(jié)為01、02、03、04，分別對應四個通道的設定參數。</p><p>　?、谌绻刂谱酉到y(tǒng)向人機子系統(tǒng)發(fā)送數據，則首

78、字節(jié)為A1、A2、A3、A4，分別對應四個通道的力值數據。</p><p>　?、廴魏我环绞艿綌祿?，必須校驗和回送。校驗是根據計算得到的累加和字節(jié)與接收得到的累加和字節(jié)兩者比較來實現的，相一致說明收發(fā)正確，否則不正確，丟棄本次數據。校驗正確后必須回送數據，為避免回送死循環(huán)，回送報文是將接收的報文的數據首字節(jié)改為AA后形成的。</p><p>　　本設計只涉及控制子系統(tǒng)設計及CAN總線通信

79、部分。</p><p>　　3 基于CAN總線的汽車組合儀表指針壓裝控制器的控制子系統(tǒng)硬件設計 </p><p>　　控制子系統(tǒng)的硬件設計主要是圍繞以下模塊展開的：</p><p>　?、盼⑻幚砥骷拜o助模塊。包括微處理器選型、復位電路系統(tǒng)等。</p><p>　?、艭AN總線接口模塊。包括CAN 總線控制器接口、總線驅動電路。</p&

80、gt;<p>　?、茿/D轉換模塊。對應4個通道的力值檢測需要4路模擬信號采樣與A/D轉換，本系統(tǒng)采用16位串行輸出的ADS8325。</p><p>　?、容斎?輸出模塊。主要是4路壓裝行程開關信號的輸入和4路氣壓電磁閥的控制。</p><p>　　⑸電源模塊（詳細見4章抗干擾設計）。電源模塊主要涉及電源的隔離問題，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

81、開關電源模塊實現。</p><p>　　3.1基于AT89C52的微處理器模塊設計</p><p>　　3.1.1 AT89C52微處理器的簡介</p><p>　　單片機的全稱為單片微型計算機（Single-Chip Microcomputer）或微型控制器（Micro-controller）。它在一塊芯片上集成了中央處理單元CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器R

82、OM、定時器/計數器和多種輸入/輸出（I/O），如并行I/O、串行I/O和A/D轉換器等。就其組成而言一塊單片機就是一臺計算機。典型的結構如圖3-1所示。由于它具有許多適用于控制的指令和硬件支持而廣泛應用于工業(yè)控制、儀器儀表、外設控制、順序控制器中，所以又稱為微控制單元（MCU）。</p><p>　　圖3-1 單片機結構框圖</p><p>　　AT89C52單片機是一種低電壓高性能的C

83、MOS8位微控制器，內置8KB可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和256B的隨機存取數據存儲器（RAM），該器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲技術生產，其指令與工業(yè)標準的80C51指令集兼容。片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大AT89C52的應用范圍廣，可用于解決復雜的控制問題，且成本較低。</p><p><b>　?、胖饕阅軈?lt;/b></p&

84、gt;<p>　?、倥cMCS-51產品指令與引腳完全兼容</p><p>　?、?K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器</p><p>　　③1000次擦寫周期</p><p>　　④全靜態(tài)操作，0Hz-24MHz</p><p>　　⑤三級加密程序存儲器</p><p>　?、?56X8字節(jié)內部RAM&l

85、t;/p><p>　?、?2個可編程I/O口線</p><p>　?、?個16位定時/計數器</p><p><b>　　⑨8個中斷源</b></p><p>　?、饪删幊檀蠻ART通道</p><p>　　低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　⑵AT89C52的引腳及功

86、能</p><p>　　AT89C52引腳排列見圖3-2</p><p>　　圖3-2 AT89C52芯片</p><p><b>　　①Vcc：電源電壓</b></p><p><b>　?、贕ND：地</b></p><p>　　③P0口：該口是一個8位漏極開路的雙向I/

87、O口。在作為輸出口時，每根引腳可以帶動8個TTL輸入負載。當把“1”寫入P0時，則它的引腳可用作高阻抗輸入。當對外部程序或數據存儲器進行存取時，P0可用作多路復用的低字節(jié)地址/數據總線，在該模式，P0口擁有內部上拉電阻。在對Flash存儲器進行編程時，P0用于接收代碼字節(jié)；在校驗時，則輸出代碼字節(jié)；此時需要外加上拉電阻。</p><p>　?、躊1口：該口是帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P1口的輸出緩沖器

88、可驅動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P1口作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在對Flash編程和程序校驗時，P1口接收低8位地址。</p><p>　　另外，P1.0與P1.1可以配置成定時/計數器2的外部計數輸入端（P1.0/T2）與定時/計數器2的觸發(fā)輸入端（P1.0/T2EX），如表3

89、-1所示。</p><p>　　表3-1 P1口管腳復用功能</p><p>　?、軵2口：該口是帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P2口的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P2口作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。</p><p&

90、gt;　　在訪問外部程序存儲器或16位的外部數據存儲器（如執(zhí)行MOVX @DPTR指令）時，P2口送出高8位地址，在訪問8位地址的外部數據存儲器（如執(zhí)行MOVX @RI指令）時，P2口引腳上的內容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內容），在整個訪問期間不會改變。在對Flash編程和程序校驗期間，P2口也接收高位地址或一些控制信號。</p><p>　?、轕3口：該口是帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端

91、口，P3口的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P3口作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。</p><p>　　⑦在AT89C52中，同樣P3口還用于一些復用功能，如表3-2所列。在對Flash編程和程序校驗期間，P3口還接收一些控制信號。</p><p>　

92、　表3-2 P3端口引腳與復用功能表</p><p>　?、郣ST：復位輸入端。在振蕩器運行時，在此腳上出現兩個機器周期的高電平將使其單片機復位。</p><p>　?、酇LE/PROG：地址鎖存允許信號。在存取外部存儲器時，這個輸出信號用于鎖存低字節(jié)地址。在對Flash存儲器編程時，這條引腳用于輸入編程脈沖PROG。一般情況下，ALE是振蕩器頻率的6分頻信號，可用于外部定時或時鐘。但是

93、，在對外部數據存儲器每次存取中，會跳過一個ALE脈沖。在需要時，可以把地址8EH中的SFR寄存器的0位置為“1”，從而屏蔽ALE的工作；而只有在MOVX或MOVC指令執(zhí)行時ALE才被激活。在單片機處于外部執(zhí)行方式時，對ALE屏蔽位置“1”并不起作用。</p><p>　?、釶SEN：程序存儲器允許信號。它用于讀外部程序存儲器。當AT89C52在執(zhí)行來自外部存儲器的指令時，每一個機器周期PSEN被激活2次。在對外部

94、數據存儲器的每次存取中，PSEN的2次激活會被跳過。</p><p>　　EA/Vpp：外部存取允許信號。為了確保單片機從地址為0000H～FFFFH的外部程序存儲器中讀取代碼，故要把EA接到GND端，即地端。但是，如果鎖定位1被編程，則EA在復位時被鎖存。當執(zhí)行內部程序時，EA應接到Vcc。在對Flash存儲器編程時，這條引腳接收12V編程電壓Vpp。</p><p>　　XTAL1：振

95、蕩器的反相放大器輸入，內部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：振蕩器的反相放大器輸出。</p><p>　　3.1.2復位電路系統(tǒng)</p><p>　　如圖3-3所示，微處理器的復位信號由MAX813L產生，由于其為高電平有效，與CAN總線控制器SJA1000的復位電平正好相反，為簡化和節(jié)省成本，系統(tǒng)中使用Q2（9012）PNP三極管進行反向處理，

96、其中R9（3kΩ）為下拉電阻。</p><p>　　圖3-3 復位系電路系統(tǒng)原理圖</p><p>　　MAX813L芯片及其工作原理</p><p>　?、臡AX813L芯片特點　　 </p><p>　?、?加電、掉電以及供電電壓下降情況下的復位輸出，復位脈沖寬度典型值為200 ms。</p><p>　?、讵毩⒌?/p>

97、看門狗輸出，如果看門狗輸入在1．6 s內未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)楦唠娖健?lt;/p><p>　?、?.25 V門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或＋5 V以外的電源。</p><p>　?、荛T限電壓為4.65V</p><p>　　⑤低電平有效的手動復位輸入。</p><p>　　⑥8引腳DIP封裝。 </p><

98、p>　?、芃AX813L的引腳及功能　　 </p><p>　　MAX813L芯片引腳排列見圖3-4</p><p>　?、偈謩訌臀惠斎攵耍∕R）:當該端輸入低電平保持140 ms以上，MAX813L就輸出復位信號.該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效地消除開關的抖動。與TTL/CMOS兼容。</p><p>　　圖3-4 MAX813L芯片</p>

99、<p>　?、诠ぷ麟娫炊耍╒CC）：接+5V電源。</p><p>　?、垭娫唇拥囟耍℅ND）：接0 V參考電平。</p><p>　?、茈娫垂收陷斎攵耍≒FI）:當該端輸入電壓低于1．25 V時，5號引腳輸出端的信號由高電平變?yōu)榈碗娖健?lt;/p><p>　?、蓦娫垂收陷敵龆耍≒FO):電源正常時，保持高電平，電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變?yōu)榈碗?/p>

100、平。</p><p>　?、蘅撮T狗信號輸入端（WDI）:程序正常運行時，必須在小于1．6 s的時間間隔內向該輸入端發(fā)送一個脈沖信號，以清除芯片內部的看門狗定時器。若超過1．6 s該輸入端收不到脈沖信號，則內部定時器溢出，8號引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健?lt;/p><p>　　⑦復位信號輸出端（RST）:上電時，自動產生200 ms的復位脈沖；手動復位端輸入低電平時，該端也產生復位信號輸出。<

101、;/p><p>　?、嗫撮T狗信號輸出端（WDO）:正常工作時輸出保持高電平，看門狗輸出時，該端輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖健?lt;/p><p>　　⑶MAX813L典型電路設計 </p><p><b>　?、倩竟ぷ髟怼　?lt;/b></p><p>　　工業(yè)環(huán)境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現，而最終造成微機系統(tǒng)故障的多數現象

102、為“死機”。究其原因是CPU在執(zhí)行某條指令時，受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發(fā)生改變，致使該條指令出錯。這時，CPU執(zhí)行隨機拼寫的指令，甚至將操作數作為操作碼執(zhí)行，導致程序“跑飛”或進入“死循環(huán)”。為使這種“跑飛”或進入“死循環(huán)”的程序自動恢復，重新正常工作，一種有效的辦法是采用硬件“看門狗”技術。用看門狗*程序的運行。若程序發(fā)生“死機”，則看門狗產生復位信號，引導單片機程序重新進入正常運行。</p><p>

103、;　　此外，工業(yè)現場由于諸多大型用電設備的投入或撤出電網運行，往往造成系統(tǒng)的電源電壓不穩(wěn)，當電源電壓降低或掉電時，會造成重要的數據丟失，系統(tǒng)不能正常運行。若設法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機快速地保存重要數據，將會最大限度地減少損失。</p><p>　　單片機的掉電工作方式電路原理圖如圖3-5所示：當PD設置為1時，激活掉電方式，此時PD＝0，與非門輸出為低電平，時鐘發(fā)生器停止工作，單片機內所有運行狀態(tài)均

104、被停止，只有片內RAM和SFR中的數據被保存起來。在單片機系統(tǒng)中可借助于一定的外部附加電路監(jiān)測電源電壓，并在電源發(fā)生故障時及時通知單片機（如通過引發(fā)INT0中斷來實現）快速保存重要數據，且斷開外圍設備用電電源，使整個應用系統(tǒng)的功耗降到最少。當電源恢復正常時，取消掉電工作方式，通過復位單片機，使系統(tǒng)重新正常工作。</p><p>　　圖3-5單片機掉電方式控制電路</p><p><b

105、>　?、谟布崿F電路圖</b></p><p>　　圖3-6給出了MAX813L在單片機系統(tǒng)中的典型應用線路圖。此電路可以實現上電、瞬時掉電以及程序運行出現“死機”時的自動復位和隨時的手動復位；并且可以實時地監(jiān)控電源故障，以便及時地保存數據。</p><p>　　本電路巧妙地利用了MAX813L的手動復位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序“死機”，WDO端電平由高到低，當變

106、低超過140 ms，將引起MAX813L產生一個200 ms的復位脈沖。同時使看門狗定時器清0和使WDO引腳變成高電平。也可以隨時使用手動復位按鈕使MAX813L產生復位脈沖，由于為產生復位脈沖MR端要求低電平至少保持140ms以上，故可以有效地消除開關抖動。</p><p>　　該電路可以實時地監(jiān)控電源故障（掉電、電壓降低等）。圖2-4中R1的一端接未經穩(wěn)壓的直流電源。電源正常時，確保R2上的電壓高于1．26

107、V，即保證MAX813L的PFI輸入端電平高于1.26 V。當電源發(fā)生故障，PFI輸入端的電平低于1．25 V時，電源故障輸出端PFO電平由高變低，引起單片機INT0中斷，CPU響應中斷，執(zhí)行相應的中斷服務程序，保護數據，斷開外部用電電路等。</p><p>　　圖3-6 MAX813L在80C51單片機系統(tǒng)</p><p><b>　　中的應用連接電路圖</b>&l

108、t;/p><p>　　在本設計中至用到MAX813L的手動復位功能。</p><p>　　3.2CAN總線接口模塊</p><p>　　CAN總線接口包括總線控制和總線驅動兩部分，前者選用Philips半導體公司的新產品SJA1000，在原PCA82C250基礎上增加了CAN2.0B協議，后者選用82C250。CAN總線接口設計如圖3-7所示。 </p>

109、<p>　　圖3-7 CAN總線接口模塊原理圖</p><p>　　SJA1000與微處理器的接口非常簡單，AD0~AD7直接與AT89C52的低8位數據/地址口，MODE接+5設置SJA1000控制器為Intel模式，中斷輸出信號/INT與微處理器的/INT1連，使CAN通信可以采用中斷或查詢兩種方式。兩子系統(tǒng)的時鐘晶振統(tǒng)一采用12MHz，頻率調整電容C4、C5一般采用15~30pF，設計和調試中