《基于单片机接力中继器的设计》

1、基于单片机的水厂滤池自动控制系统设计 52 16 -基于单片机接力中继器的设计 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc19470011 目录 PAGEREF _Toc19470011 h - 3 - HYPERLINK l _Toc19470012 引 言 PAGEREF _Toc19470012 h - 4 - HYPERLINK l _Toc19470013 第1章基本知识和审查 PAGEREF _Toc19470013 h - 5 - HYPERLINK l _Toc19470014 1.1 基本 PAGEREF _Toc19470014 h - 5 - HYP

2、ERLINK l _Toc19470015 1.2 工作原理 PAGEREF _Toc19470015 h - 6 - HYPERLINK l _Toc19470016 1.3扩展 PAGEREF _Toc19470016 h - 6 - HYPERLINK l _Toc19470017 第2章 系统的设计 PAGEREF _Toc19470017 h - 8 - HYPERLINK l _Toc19470018 第3章 硬件电路的实现 PAGEREF _Toc19470018 h - 9 - HYPERLINK l _Toc19470019 3.1 简介 PAGEREF _Toc194700

3、19 h - 9 - HYPERLINK l _Toc19470020 3.2 MCU主控制电路 PAGEREF _Toc19470020 h - 9 - HYPERLINK l _Toc19470021 3.3CAN总线控制器接口电路 PAGEREF _Toc19470021 h - 10 - HYPERLINK l _Toc19470022 第4章 中继选择 PAGEREF _Toc19470022 h - 11 - HYPERLINK l _Toc19470023 第5章 软件设计与实现 PAGEREF _Toc19470023 h - 15 - HYPERLINK l _Toc1947

4、0024 5.1 存储空间分配理念 PAGEREF _Toc19470024 h - 15 - HYPERLINK l _Toc19470025 5.2程序控制流 PAGEREF _Toc19470025 h - 15 - HYPERLINK l _Toc19470026 第6章 测试 PAGEREF _Toc19470026 h - 17 - HYPERLINK l _Toc19470027 总结与展望 PAGEREF _Toc19470027 h - 18 -引 言中继器首要实现物理层的性能，控制在两个节点的物理层上逐位传输信息，实现记号复制，调动和放大功效，从而延伸网络长度。 CAN总线

5、在51单片机中的开发和维护成本非常便宜，使用率也很高。 数据传输可达10千米那么远的距离，传输速度平均可以达到1Mbps。 使我们使用的客户能够形成稳定高效的总线网络。 CAN总线已广泛应用于汽车行业、电子行业、自动控制、智能化建筑、电子系统、安全预警、监控等多种领域。 随着CAN总线不断的发展，CAN总线的网络面积已经扩大到两个节点之间直接数据的传输，这将满足以往不能长期通信的要求。 CAN中继器的发展使CAN中继器成为CAN总线通信的中转站。 其通信的效率和可靠性会间接影响CAN总线通信的能力。 应为传统中基于单片机的CAN中继器已经很难满足数据转换和处理的各种事情。所以将对于设计双MCU

6、高性能CAN总线中继器进行设计和研究。第1章基本知识与回顾1.1 基本51系列单片机具有良好的总线接口时序，可扩展控制对象。它的直接寻址能力达到64K，在总线模式下，不同对象共享总线，独立寻址，分时复用总线。CPU根据地址选择要访问的对象，并完成与每个对象的信息传输，其中是通过数据、地址、控制三者与外界进行一系列的信息交换。- 数据总线：传输指令代码和数据，通过它外围芯片才能来交换信息。- 地址总线：传输的是地址信息，包括数据传到哪儿去之类的信息。1.2 工作原理1，用作I/O端口时的行为 当PO端口用作I/O端口时，多路复用的开关控制信号变为低电平。 在图中的线路部分，多路开关的控制信号同时

7、连接到AND门的一个输入端。 AND门的逻辑特征为“全1出1，有0出0”时，控制信号为0，这表明AND门输出也必须为0（低电平）。 当AND门的输出变为0时，V1管断开。 当多路复用控制开关信号为0时，多路复用开关连接到锁存器的Q非端子。 2.PO端口用作从数据总线输出到引脚的I/O端口线 当写入锁存器信号CP有效时，数据总线信号封锁器输入D端可锁定，反向输出Q非终端多路复用V2晶体管栅，极V2漏极是否输出P0？输出到X。当多路开关的控制信号为0时，AND门输出为0，V1管被切断。 因此，作为输出端口的P0为漏极开路输出，在像OC门那样对电流负载进行导通驱动时，需要外接导通电阻。1.3扩展1.

8、公共汽车红绿灯 1.P0端口是地址（A0A7）/数据多路复用线（D0D7），通过锁存器供给下位8位的地址，锁存信号从CPU的ALE引脚供给； ， 2.P2端口提供高阶8位地址A8至A15。 3.控制信号:RD、WR、ALE、PSEN分别是读取信号、写入信号、地址锁存信号、程序存储器的控制信号。总线控制信号RDWRALEPSEN读写地址锁存信号程序存储器的控制信号二、其次，计算能力存储容量计算地址线根数81012n存储单元个数256102440962n存储单元个数282102122n第2章 系统的设计CY7C136是一种静态高性能CMOS RAM速度。那里是同一帧中的两组数据线有两组地址线。每个

9、端口的控制彼此独立，并且可以在存储器中任意位置进行储存。就像两个MCU的一个公共资源，一个端口连接到MCUL，另一个连接到MCU2。从SJA1000总线接口1接收的数据可以发送到双端口RAM，MCU2接收到数据后发送到SJAl000，总线接口1可以发送到双端口RAM2、从SHAL000接收到的数据可以发送到双端口RAM，从MCUl到SHAL000 CAN总线接口1。由于地址总线和计算机总线到MCU是相乘的，所以使用锁来锁定地址。硬件总体结构如图1所示。第3章硬件电路的实现3.1 简介该电路采用8051系列单片机AT89C52，具有成本低、开发周期短、易于实现、可靠性高等优点。MCU的l与MCU

10、的2之间通过P1口的P15、P16、P17进行联络与应答，保证系统存储空间访问的安全性。3.2 MCU主控制电路单片机L（AT89C52芯片1）与外围设备相连，具有双RAM接口，可连接总控制器。为了使用74LS138解码器解码防止地址冲突地址，AT89C52是地址/数据多路复用器，74HC573用作地址锁，由于1号MCU和2号MCU相同，本文只介绍MCU l的控制电路。MCU 1的循环原理如图2所示。3.3 CAN总线控制器接口电路SJAI000被用作总控制器，74LS38译码器的引脚YO作为SJAI000的芯片选择信号输出，中断轴与MCU 1相连，接收被打断的释放信号。第4章 接力的选择采用

11、RS485中继器，因为RS485使用简单，只需将中继器接入通信网络中，无需控制所用数据的流量，转换器自动控制发送和接收数据的流程。整个通信传输过程是完成透明。RS485中继器按照工业的标准的理念进行设计得，电源是完全隔离！通信完成隔离！具有抗干扰的能力、传输距离可以达到5000m、速率高、工作稳定等特点。被我们广泛利用。功能特点：1.主动绝缘型，内置DC-DC绝缘模型，实现端口间的电气绝缘；2.通讯隔离型，采用进口全隔离485通讯芯片，保证通讯完全隔离，抗干扰能力强，通讯距离长；3.专业数据流自动控制技术，自动识别和控制数据传输方向；4.1500W停电保护，15kV静电保护，2500V通信隔离

12、通信参数：符合：EIARS-485标准RS-485信号：A+、B-RS-485信号：A+、B-工作条件：异步传输，点对点，点对多点，双线半双工传输介质：普通线、双绞线或屏蔽线，建议使用带屏蔽作用的双绞线，或者是专用的通信线波特率：300115200bps，自动侦测串口信号波特率方向控制：自动对方向进行判别、自动控制数据的传输方向传输距离：1500米通讯协议：透明传输接口保护：1500W防浪涌，15kV防静电，2500V通信隔离，防雷工作环境：0C60C，相对湿度5%95%级联：在RS4885端可以级联多达256个改进的RS4885单元（在实际应用中，可以级联的单元数取决于其他单元使用的485芯

13、片的类型）。目前，普通485芯片级联可设置在32个通信节点上，增强型芯片最多可设置在256个市级级联信息节点。当然，实际应用所能达到的节点数量也与通信环境、电线有关，通信距离和速度也是会有影响的；工作电源：输入电源：DC924V宽范围直流电压输入功耗：静态40mA，动态60mA外观尺寸：长宽高：825032mm外壳：优质塑壳，绝缘安全系数高颜色：电脑白 重量：68克RS485接线注意事项：1. 485通信线路必须由双绞线电缆屏蔽。这是更好地利用多股进行备份，总长度不超过1200米。2.保持布线尽量远离高压电线成为可能，并且不向电力线平行，更不用说捆绑在一起。3.485个总线应为手对手总线结构，

14、严禁星型连接和分叉连接。4.对于超过30控制器或线路长度超过500米时，必须使用485个中继。5.AC的电源设备和机箱必须在地面上，并有良好的接地性。6.与485套屏蔽线相关的所有设备具有GND接地。7.连接120欧姆端接电阻器在平行于485+和最后485设备的485-。RS-485通信线路总线的选择要求：1.使用双绞线与芯屏蔽2.铜，0.5线径-0.75平方毫米3.阻抗为38-88欧姆/公里4.电容电阻30?50 NFA / km的5.射线的长度是2线为20mm屏蔽双绞线（如果该行的距离，不超过500米，可以线标准可适当降低，必须是双绞线）。第5章软件设计与实现5.1 存储空间分配理念为了实

15、现双端口RAM的最有效的应用中，2 KB存储空间被设计成两个1 KB圆形队列。每个圆形队列的结构示于图5中的阴影区域是存储数据的区域。非阴影区域是空白区。5.2程序控制流中继器只从所述总线中继数据，而这些数据是随机的，所以接收中断。只要SJAl000的成功接收在特定时间数据的一个帧，它会施加到MCU负责该端口的中断，数据被接收并发送到循环队列。当存在环队列要发送的数据，在图6中（其中尾部和环队列的尾指针和头指针，分别地）示出了程序的处理流程。所述MCU首先获得在另一方的环队列中的信息，并且主要是检查环队列信息是否是空的。如果它是空的，它不操作就可以了。如果不是空的，也有在队列中发送的消息，然后消息发送开始。如果发送成功，则对方通过接触信号通知给修改循环队列指针。第6章 测试基于双RAM端口的双MCU重复测试压力。加载数据的10 000帧到两个CAN端口的短距离内，并成功地测试该中继器。结果示于表1。根据CAN总线规定，其平均负载率不超过65和一个传统的单个MCU CAN中继器的平均负荷率是难以达到60如可从表1中可以看出，CAN中继器的功能得到了很大的改进，并引入双单片机。，并能超过60的负荷率下稳定地工作的？环队列队溢出状况可通过增加双端口RAM的大小来解决。总结与展望CAN总线中继器在本文所设计的设计。该系统的设计主要是为了解决总线中继器方案。当CAN总线的传输距离是不