基于微處理器與CAN的工業聯機控制系統

它的特點有:CAN總線的收發器大部分都是8腳DIP封裝,各公司的產品價格和性能類似,無太大的區別。PHILIP公司新推出的高速容錯CAN收發器TJA1050, TJA1040與早先推出的PCA82C250相比,價格大致相同,但其抗干擾性更強,可防止電磁干擾。本文選用了PCA82C250CAN收發器。
3.3 控制節點設計
控制節點采用PIC16F873進行控制和通訊控制板的結構如圖。控制板由以下電路組成:鍵盤輸入電路、IC卡控制電路、液晶顯示電路、無線信號接收電路、主控制電路、CAN通訊電路。圖3為控制節點結構示意圖。

1、鍵盤輸入電路采用74C922鍵盤編碼芯片。其輸出的有效端(DATA AVAILABLE)與I6F873的PORTB口的硬件中斷連接。其解碼輸出與分別接至PORTA, PORTB口。74C922芯片通過外部時鐘或者外部電容執行鍵盤掃描,功耗小,寬范圍供電3V-15V。當按鍵按下,數據有效端輸出高電平,否則為低電平。數據輸出端口在下一次按鍵之前保持前次按鍵解碼輸出的狀態。
2、IC卡控制電路。控制芯片采用I2C通訊方式與IC卡通訊。只有讀到卡內的數據才能操作控制板,否則控制板只顯示當前的時間,按鍵無效。通用存貯器1C卡是由通用存貯器芯片封裝而成的,由于它的結構和功能簡單,生產成本低,使用方便,因此在各領域都得到了廣泛的應用。目前用于IC卡的通用存貯器芯片多為E2PROM,其常用的協議主要有兩線串行連接協議(I2C)和三線串行鏈接協議。本文采用比較常用的ATMEL公司生產的AT24系列芯片EEPROM AT24C01,它具有1k的存貯容量,兩線串行I2C通訊方式,適用于2V~5V的低電壓/標準電壓的操作,具有低功耗和高可靠性等優點。
3、LCD顯示是單片機控制產品中的典型應用。目前有多種方法實現LCD液晶顯示控制:一種是單片機內部直接集成了LCD驅動電路,這種方法一般在4位機中較常用,8位機則很少,成本也較高。另一種方法是使用LCD模塊,這種模塊中帶有LCD顯示屏和LCD驅動電路,用起來較方便,但成本偏高,不適合于大批量生產采用。本文采用的是單片機+LCD驅動器+LCD顯示屏的方式,可選用不同的單片機,另外選用性價比很高的LCD驅動器HT1621。
4、本系統設計的無線信號接收電路采用MICRF002芯片。MICRF002芯片是超外差電路。美國Micrel公司推出的MICRF系列超外差電路靈敏度高和選擇性好。單片集成電路可完成接收及解調功能。Micrel 公司MICRF002為MICRF001的改進型,與MICRF001相比,功耗更低,并具有電源關斷控制端。MICRF002性能穩定,使用非常簡單。
5、主從機節點硬件電路相同(我們稱其為電機板),二者僅軟件設計不同而己。電機板由主控芯片PIC16F873,水位檢測電路、脈沖檢測電路、驅動電路組成。
4 節點軟件設計
系統軟件的設計分為以下幾個部分:CAN節點通訊程序、控制板程序(包括鍵盤輸入程序、無線接收程序、IC卡通訊程序、液晶界面控制程序)、電機板程序三個大部分。控制板上的IC芯片包含控制板程序和CAN通訊程序。電機板上的IC芯片存有CAN通訊程序和電機板程序。CAN節點要有效、實時地完成通訊任務,CAN通訊軟件設計是關鍵。它包括初始化程序報文發送子程序,報文接收子程序和出錯處理子程序等。
控制板的主程序流程圖如圖4所示。系統設計要求只有插入IC卡后,才可以通過鍵盤或遙控器來控制系統。鍵盤處理子程序和無線接收子程序都是采用中斷方式執行,且任何時刻二者只能有一個被執行。鍵盤處理子程序的中斷是外部INT中斷,無線接收子程序采用的是PORTB 口的RB6端。