基于PIC單片機的墨斗操作臺系統的設計

　　2 墨斗操作臺控制系統硬件結構

　　2.1 主控制芯片

　　墨斗操作臺控制系統采用微芯（Microchip）公司生產的 PIC18F8680單片機作為主控制芯片，PIC單片機采用哈佛總線結構和精簡指令集（RISC），其代碼壓縮率高、運行速度快、品種豐富，有高達 2MB的程序存儲器和 4KB的數據存儲器，高達 10MIPS的執行速度，帶優先級的中斷和 8×8單周期硬件乘法器 。其中的 PIC18F8680單片機具有如下特點：

　　1 ）內部資源高度集成。PIC18F8680芯片內部集成了許多外圍模塊，SPI（串行外圍接口）通訊模塊，I2C（內部集成電路總線接口）模塊，符合國際標準ISO CAN的CAN模塊等，這些功能大大簡化了墨斗操作臺控制系統的外圍電路設計和軟件設計。

　　2 ）驅動能力強。最大拉電流/灌電流可達 25mA。

　　3 ）PIC18F8680芯片具有上電復位電路（POR）、上電延時定時器（PWRT）和看門狗電路（WDT）。這些電路大大提高了墨斗操作臺控制系統在復雜工業環境中的可靠性和穩定性。

　　4 ）PIC18F8680芯片有 80個管腳，其中用戶 I/O口為 64個，這么多的用戶 I/O口便于主控制模塊控制大量的顯示驅動與鍵盤掃描模塊，從而方便墨斗操作臺控制系統以后的升級和擴展。

　　2.2 CAN總線通訊電路

　　CAN總線是控制器局域網的簡稱，主要用于過程檢測和控制，最早是在 20世紀 80年代提出，CAN總線是目前國際上應用最為廣泛的現場總線之一，目前已在汽車、航空，工業控制，測控系統、分布式系統等領域獲得了廣泛的應用。

　　CAN 總線采用多主站工作方式，根據優先權進行總線訪問仲裁。 CAN總線信號傳輸為 廣播式，所有節點都可以*到總線上的信號，信號內部包含傳輸地址，即標識符(Identifier)，各個節點借助接收濾波器可以實現自動接收本節點的信息。錯誤檢測和自動隔離性能確保了總線正常工作。CAN總線傳輸數度快，可以達到 1M的波特率 。

　　墨斗操作臺控制系統的 CAN通訊電路由 PIC18F8680單片機內部集成的 CAN總線控制器、CAN總線驅動器 PCA82C250和高速光電耦合器 6N137構成，在 CAN總線控制器和總線驅動芯片之間加入高速光電耦合，可以提高系統的可靠性和抗干擾性。

　　CAN驅動電路如圖 3所示，圖中標號為 CANTX和 CANRX的線分別與 PIC單片機的 CANTX管腳和 CANRX管腳相連。

　　2.3顯示驅動與鍵盤掃描電路

　　墨斗操作臺控制系統采用 BC7281芯片來掃描鍵盤和驅動數碼管等顯示， BC7281是 16位 LED數碼管顯示及 64鍵鍵盤接口專用控制芯片。通過外接移位寄存器 74LS164或 74LS595，BC7281最多可以控制 16位數碼管或 128只獨立的 LED顯示，其驅動輸出極性及輸出時序均為軟件可控，可與各種外部電路配合，適用于任何尺寸的數碼管。BC7281的各位數碼管還可獨立按不同的譯碼或不譯碼方式顯示，因其內部具有閃爍開關控制寄存器及閃爍速度控制寄存器，可獨立控制各位數碼管的閃爍屬性及閃爍頻率。BC7281最多可連接 64鍵(8x8)的矩陣鍵盤，內部具有去抖動功能，并有 2種鍵盤工作模式可供選擇。 BC7281采用高速 2線接口與 MCU進行通信，只占用很少的 I／0口資源和主機時間 。