基于can总线技术的冷库温度控制系统的设计设计系统基于系统设计冷库温度技术的can总线can控制总线技术的

基于can总线技术的冷库温度控制系统的设计设计系统基于系统设计冷库温度技术的can总线can控制总线技术的内容摘要：

系统的设计 单片机的选择 单片机是微型计算机发展的一个分支，是一种专门面向控制的微处理器件，故又称之为微控制器。 由于单片机的体积 、结构和功能特点，在实际应用中可以完全融入应用系统之中，故而也称为嵌入式微控制器。 目前比较常用的有 AVR系列单片机、 PIC系列单片机和 AT89系列的单片机 等。 AVR系列 单片机是 Atmel公司推出的较为新颖的单片机，其显著特点为高性能、高速度、低功耗。 它取消机器周期，以时钟周期为指令周期，实现流水作业。 AVR单片机指令以字为单位，且大部分指令都为单周期指令。 AVR单片机采用增强的 RISC结构，使其具有高速处理能力，在一个时钟周期内可执行复杂的指令，每 MHz可实现 1MIPS的处理能力。 AVR单片机工作电压为 ~，可以实现耗电最优化。 AVR的 I/O口操作不方便，如果将它作双向口用的话非常麻烦，要设为输出还得选择有没有上拉，而且不支持基本的总线操作。 PIC系列 单片机系列是美国微芯公司的产品， CPU采用 RISC结构，分别有 335和 58条指令，属精简指令集。 采用 Harvard双总线结构，运行速度快，他能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理。 它具有低工作电压、低功耗和驱动能力强等特点。 PIC采用精简指令集，指令少，该系列单片机的专用寄存器（ SFR）并不像 51系列那样都集中在一个固定的地址区间内 (80～ FFH)，而是分散在四个地址区间内，在编程过程中，少不了要与专用寄存器打交道，得反复地选择对应的存储体，这多少给编程带来了一些麻烦。 数据的传送和逻辑运算基本上都得通过工作寄存器来进行，而 51系列的还可以通过寄存器相互之间直接传送，因而 PIC单片机的瓶颈现象比 51系列还要严重。 AT89系列单片机是 ATMEL公司的 8位 Flash单片机系列。 它是以 8051为内核构成的，所以它和 8051系列单片机是兼容的系列。 AT89系列单片机可分为标准型号、低档型号和高档型号三类。 低档型号是 80C51的兼容产品 ， 并行 I/O口较少 ， 只有1K的 Flash存储器和 64个字节的 RAM，内部不含串行接口 ； 标准型是和 MCS51系列单片机兼容的，内部含有 4K、 8K或 20K可重复编程的 Flash存储器，可进行 1000次擦写操作 ， 有通用串行接口，有低电压空闲及电源下降方式 ； 高档型是在标准型的基础上增加了一些功能形成的 ， 含标准型和低档型所不具有的 SPI接口。 AT89 本科生毕业设计（论文） 9 系列单片机内部含有 Flash存储器，在系统的开发过程中可以十分容易进行程序的修改，这就大大缩短了系统的开发周期。 同时，在系统工作过程中能有效地保存一些数据信息，即使外界电源损坏 也不会影响到信息的保存。 89系列单片机采用静态始终方式，所以可以节省电能，这对于降低便携式产品的功耗十分有用。 本次设计的 微控制器选用 AT89系列 的 AT89S52单片机。 AT89S52是一种低功耗，高性能的 CMOS 8位微型计算机。 AT89S52单片机引脚图如图。 它带有8K可 Flash编程和擦除的只读存储器。 该器件采用 ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准的 80C51的指令系统及引脚兼容，片内 Flash程序存储器允许在系统内改写或用常规非易失性存储器编程。 通过把通用的 8位 CPU与 Flash集成在一个芯片上， ATMEL AT89S52便成为一个高效的微型计算机，它的应用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 J a n 2 0 0 5 S h e e t of F i l e : C : \ P r o g r a m F i l e s \ D e s i g n E x p l o r e r 9 9 S E \ E x a m p l e s \ B A C K U P ~ 3 6 . D D BD r a w n B y :P 1 .0P 1 .1P 1 .2P 1 .3P 1 .4P 1 .5P 1 .6P 1 .7R S TP 3 .0 / R X DP 3 .1 / T X DV C CP 3 .4 / T 0P 3 .5 / T 1P 0 .0P 0 .1X T A L 2X T A L 1V S SP 3 .2 / I N T 0P 3 .3 / I N T 1P 3 .6 / W RP 3 .7 / R DP 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7EAA L EP S E NP 2 .7P 2 .6P 2 .5P 2 .4P 2 .3P 2 .1P 2 .2P 2 .0A T 8 9 S 5 21234567891011121314151617181920 2122232425262728293031323334353637383940 图 AT89S52单片机引脚图 AT89S52提供了 256字节 RAM， 32线 I/O口， 3个 16位定时器 /计数器，一个全双工串行口。 此外， AT89S52设有静态逻辑，用于运行到零频率，并支持软件选择和两种节电运行方式。 空闲方式使 CPU停止工作，而允许 RAM、定时器 /计数器、串行口和中断系统继续工作。 掉电方式下，片内振荡器停止工作，由于时钟被冻结，一切功能都停止，只有 片内 RAM的内容被保存，直到硬件复位才恢复正常工作。 AT89S52 Flash单片机有如下特点 ： 与 MCS51产品兼容； 本科生毕业设计（论文） 10 具有 8K可改写的 Flash内部程序存储器，可写 /擦 1000次； 全静态操作： 0Hz~33MHz； 256字节内部 RAM； 32根可编程 I/O线； 3个 16位定时器 /计数器； 8个中断源； 可编程串行口； 低功耗空闲和掉电方式。 单片机外围电路设计 1． 时钟电路 MCS51 单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现， MCS51 单片机应在唯一的时钟信号 控制下，严格的按时序执行指令进行工作，而时序所研究的是指令执行中各个信号的关系。 时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。 因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。 本次设计的时钟电路采用内部时钟方式。 在单片机内部有一个高增益反向放大器，用于构成振荡器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端。 在 XTAL1 和 XTAL2 两端跨接晶体就可以构成稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟发生器，外接晶振时， C1 和 C2 值通常选择位 30pF 左右。 C1 和 C2 对频率有微调作用。 晶体可在 ～ 12MHz 之间任选， 由于要使用CAN 总线通信电路，所以采用 晶振。 在设计印刷电路板时，晶体或陶瓷振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定和可靠地工作。 为了提高温度稳定性，应采用温度稳定性能好的NPO 高频电容。 2． 复位电路 AT89S52 的复位输入引脚 RET（即 RESET）为 AT89S52 提供了初始化的手段。 有了它可以使程序从指定处开始执行，即从程序存储器中的 0000H 地址单元开始执行程序。 在 AT89S52 的时钟电路工作后，只要在 RET 引脚上出现两个机器周期以上的高电平时，单片机内部则初始复位。 只要 RET 保持高电平，则循环复位。 只有当 RET 由高电平变成低电平以后， AT89S52 才从 0000H 地址开始执行程序。 本系统的复位电路是采用按键复位的电路，是常用复位电路之一。 按下键后，通过 R1 和 R2 形成回路，使 RESET 端产生高电平。 通过经验可将电阻值 本科生毕业设计（论文） 11 分 别定为 200Ω 和 1KΩ，电 容值定为 22μ F，这样，能保证复位信号的高电平持续时间大于 2 个机器周期。 可以使系统正常复位。 单片机的 时钟电路和复位电路如图 所示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 3 J u n 2 0 0 9 S h e e t of F i l e : C : \ P r o g r a m F i l e s \ D e s i g n E x p l o r e r 9 9 S E \ E x a m p l e s \ B A C K U P ~ 2 8 . D D BD r a w n B y :E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 0 / T1P 1 1 / T2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U1A T 8 9 S 5 2Y11 1 .0 5 9 2 M H zC130pfC230pfX1X2X1X2R S TR1200R21KV C CR S TR S TAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7RDWRI N TA L ER X DT X DC322uf 图 单片机时钟电路和复位电路 键盘和显示电路的设计 本系统 下节点 要 采用键盘进行温度设置 ，并且显示当前冷库的温度值 ， 下节点的单片机不仅完成温度显示 功能和 温度设置功能，还要对 制冷压缩机和电加热器 进行控制以调节温度，因此下节点单片机的键盘和显示采用 CH451驱动电路。 CH451是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制 等 多功能外围芯片。 CH451内置 RC振荡电路，可以动态驱动 8位数码管或者 64位 LED，具有 BCD译码、闪烁、移位等功能；同时还可以进行 64 键的键 盘扫描； CH451 通过可以级联的串行接口与单片机等交换数据；并且提供上电复位和看门狗等监控功能。 CH451通过串行接口与单片机相连接。 CH451 的段驱动引脚串接了电阻，用以限制和均衡段驱动电流，在 5V电源电压下，串接 200Ω电阻通常对应段电流 13mA。 当使用键盘功能时，CH451的 DOUT 引脚的 KEY 信号线可以连接到单片机的中断输入引脚，如果连接到普通 I/O 引脚，那么应该使用查询方式确定 CH451是否检测到有效按键。 电路如图。 1． 显示驱动 CH451对数码管和发光管采用动态扫描驱动，顺 序为 DIG0至 DIG7，当其中一个引脚吸入电流时，其它引脚则不吸入电流。 CH451内部具有大电流驱动级，可以 本科生毕业设计（论文） 12 直接驱动 2英寸的共阴数码管，段驱动引脚 SEG6～ SEG0分别对应数码管的段 G～段 A，段驱动引脚 SEG7对应数码管的小数点，字驱动引脚 DIG7～ DIG0 分别连接 8 个数码管的阴极； CH451也可以连接 88 矩阵的发光二级管 LED阵列或者64个独立发光管； CH451还可以通过外接反相驱动器支持共阳数码管，或者外接大功率管支持大尺寸的数码管。 CH451支持扫描极限控制，并且只为有效数码管分配扫描时间。 当扫描极限设定为 1时，唯一的数码管 DIG0将得到所有的动态驱动时间，从而等同于静态驱动；当扫描极限设定为 8时， 8个数码管 DIG7～ DIG0各得到 1/8的动态驱动时间； CH451将分配给每个数码管的显示驱动时间进一步细分为 16等份，通过设定显示占空比支持 16级亮度控制。 占空比的值从 1/16至 16/16，占空比越大，数码管的平均驱动电流越大，显示亮度也就越高，但占空比与显示亮度之间是非线性关系。 CH451内部具有 8个 8位的数据寄存器，用于保存 8个字数据，分别对应于 CH451所驱动的 8个数码管或者 8组每 组 8个的发光二极管。 CH451支持数据寄存器中的字数据左移、右移、左循环、右循环，并且支持各数码。