基于CAN總線八路開關(guān)量輸入模塊設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

PAGEPAGEIV唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：基于CAN總線八路開關(guān)量輸入模塊設(shè)計(jì)機(jī)電工程系機(jī)電工程系06測(cè)控技術(shù)與儀器（1）班系別：_________________________06測(cè)控技術(shù)與儀器（1）班張金普班級(jí)：_________________________張金普王天杰姓名：______________________王天杰指導(dǎo)教師：______________________2010基于CAN總線八路開關(guān)量輸入模塊設(shè)計(jì)摘要開關(guān)量屬于數(shù)字信號(hào)的一種，現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)和生活商業(yè)場(chǎng)所需要處理大量的開關(guān)量信號(hào)，如樓宇智能安全監(jiān)控，運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的軸溫，軸振動(dòng)監(jiān)測(cè)，江河汛期水位的報(bào)警信號(hào)，電動(dòng)機(jī)的開停等等。本文在分析了CAN總線工藝和工作原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了八路開關(guān)量輸入模塊系統(tǒng),重點(diǎn)介紹了CAN總線智能節(jié)點(diǎn)程序硬件的的設(shè)計(jì)，使模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的性能可靠。開關(guān)量信號(hào)由單片機(jī)P2口輸入，CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)電路主要由四部分構(gòu)成：微控制器89C51、獨(dú)立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線收發(fā)器82C250和高速光電耦合器6N137。微處理器89C51負(fù)責(zé)SJA1000的初始化，通過控制SJA1000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。SJA1000的AD0～AD7連接到89C51的P0口。CS連接到89C51的P1.6，P1.6為0的CPU片外存儲(chǔ)器地址可選中SJA1000，CPU通過這些地址可對(duì)SJA1000執(zhí)行相應(yīng)的讀寫操作。SJA1000的RD、WR、ALE分別與89C51的對(duì)應(yīng)引腳相連，INT接89C51的INT0。89C51也可通過中斷方式訪問SJA1000。本文所述的研究工作對(duì)CAN總線八路開關(guān)量輸入模塊的工作過程作了詳細(xì)闡述，分析了CAN總線八路開關(guān)量輸入模塊工作原理，完成了系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)。其中硬件設(shè)計(jì)主要包括主要電氣元件的選型、元件之間的通訊連接等。軟件設(shè)計(jì)主要包括CAN初始化程序，CAN中斷程序，數(shù)據(jù)收發(fā)程序等、電氣接線圖的繪制以及仿真畫面的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞:CAN總線開關(guān)量信號(hào)微控制器AT89C51CANbusbasedeight-waydigitalinputmoduledesignAbstractBinarydigitalsignalisakindofmodernindustryandagricultureandlivingplacesofbusinesstodealwithalargenumberofbinarysignals,suchasbuildingintelligentsafetymonitoring,operatingmachinery,axletemperature,shaftvibrationmonitoring,riverfloodwaterlevelofthealarmsignal,themotoropenStopandsoon.BasedontheanalysisoftheCAN-bustechnologyandtheworkingprinciple,thedesignoftheeight-waydigitalinputmodulesystem,focusingontheCANbusintelligentnodehardwaredesignprocess,sothatthemoduleisdesignedtoachievereliableperformance.SwitchsignalinputportP2bytheMCU,CANbussystemintelligentnodecircuitmainlyconsistsoffourparts:micro-controller89C51,independentCANcommunicationcontrollerSJA1000,CANbustransceiver82C250andhigh-speedoptocoupler6N137.89C51microprocessorisresponsiblefortheinitializationofSJA1000,SJA1000achievedbycontrollingthereceiveandtransmitdatasuchascommunicationtask.

SJA1000,AD0~AD7theP0porttoconnecttothe89C51.CSconnectedtothe89C51oftheP1.6,P1.6to0CPUchipmemoryaddressoptionalintheSJA1000,CPUSJA1000theseaddressescanperformtheappropriatereadandwriteoperations.SJA1000,RD,WR,ALEand89C51wereconnectedtothecorrespondingpin,INT89C51thentheINT0.89C51canalsobeinterruptedaccessSJA1000.ResearchdescribedinthisarticleontheCANbuseight-wayswitchinputmoduleoftheworkingprocesswerediscussedindetail,analyzestheCANbuseight-waydigitalinputmoduleworks,thecompletionofthesystemhardwareandsoftwaredesign.Hardwaredesignwhichincludesthemainelectricalcomponentsoftheselection,thecommunicationconnectionsbetweencomponents.

SoftwaredesignincludesinitializationCAN,CANinterruptprocess,procedures,datatransceivers,electricalwiringdiagramoftherealizationandthesimulationscreen.Keywords:CANbusswitchsignalmicrocontrollerAT89C51目錄1緒論 11.1課題背景 11.2CAN總線技術(shù)概述 11.2.1CAN總線開關(guān)量輸入模塊技術(shù)背景及其技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 11.2.2CAN總線智能節(jié)點(diǎn)技術(shù)原理 21.2.3現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展前景 31.3本文的主要工作 42系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 42.1CAN總線智能節(jié)點(diǎn)原理 42.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 53硬件設(shè)計(jì) 53.1CAN總線智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 63.1.1單片機(jī)的定義與特點(diǎn) 63.1.2本設(shè)計(jì)采用的AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介 73.1.3ＳＪＡ１０００選用 93.1.4CAN總線智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 11SJA1000的片選信號(hào)由單片機(jī)的P1.6取反后提供，所以SJA1000工作時(shí)是該腳為高電平即可，單片機(jī)P0口與AD0-AD7相連進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 113.2CAN總線收發(fā)器選擇及隔離電路的設(shè)計(jì) 113.1.1CAN總線收發(fā)器 113.2.2CAN總線收發(fā)器電路 123.3復(fù)位電路電路 133.3.1

X2504簡(jiǎn)介性能簡(jiǎn)介 133.3.2看門狗電路的設(shè)計(jì) 153.4開關(guān)量子模塊電路設(shè)計(jì) 153.4.1開關(guān)量輸入子模塊電路 153.5撥碼開關(guān)地址輸入電路 183.6放大電路電路驅(qū)動(dòng)繼電器 194軟件設(shè)計(jì) 234.1CAN總線的智能節(jié)點(diǎn)軟件流程圖設(shè)計(jì) 234.1.1程序總體流程圖 234.1.2CAN通信流程圖設(shè)計(jì) 244.2CAN總線的智能節(jié)點(diǎn)軟件調(diào)試 264.2.1軟件調(diào)試界面 304.2.2軟件調(diào)試結(jié)果分析 325結(jié)論 34致謝 35參考文獻(xiàn) 36附錄 371.CAN總線設(shè)計(jì)中的主要器件 372.程序清單 38外文資料 45唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE53PAGE11緒論1.1課題背景 在80年代中期，為了滿足不同自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用需求，出現(xiàn)了擁有不同技術(shù)特點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)總線。每一種現(xiàn)場(chǎng)總線都有自己的應(yīng)用領(lǐng)域，并且都力圖拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，以擴(kuò)張其技術(shù)壟斷范圍。但控制器局部網(wǎng)（CAN－CONTROLLERAREANETWORK）是BOSCH公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局部網(wǎng)，由于其高性能、高可靠性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門?？刂破骶植烤W(wǎng)將在我國迅速普及推廣。隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最具活力的一個(gè)分支，并取得了巨大進(jìn)步。由于對(duì)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(xiàn)為：控制面向多元化，系統(tǒng)面向分散化，即負(fù)載分散、功能分散、危險(xiǎn)分散和地域分散。分散式工業(yè)控制系統(tǒng)就是為適應(yīng)這種需要而發(fā)展起來的。這類系統(tǒng)是以微型機(jī)為核心，將5C技術(shù)--COMPUTER（計(jì)算機(jī)技術(shù)）、CONTROL（自動(dòng)控制技術(shù)）、COMMUNICATION（通信技術(shù)）、CRT（顯示技術(shù)）和CHANGE（轉(zhuǎn)換技術(shù)）緊密結(jié)合的產(chǎn)物。它在適應(yīng)范圍、可擴(kuò)展性、可維護(hù)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都具有明顯的優(yōu)越性。同時(shí)，正由于現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，也使得現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用得以不拘一格地發(fā)揮，并將為現(xiàn)場(chǎng)總線的完善提供更加豐富的依據(jù)。控制器局部網(wǎng)CAN（CONTROLLERAERANETWORK）正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生的。CAN（ControllerAreaNetwork）總線，又稱控制器局域網(wǎng)，是Bosch公司在現(xiàn)代汽車技術(shù)中領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局域網(wǎng)。由于其卓越的性能，極高的可靠性，獨(dú)特靈活的設(shè)計(jì)和低廉的價(jià)格，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制、智能大廈、小區(qū)安防、交通工具、醫(yī)療儀器、環(huán)境監(jiān)控等眾多領(lǐng)域。CAN已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN總線規(guī)范已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國際標(biāo)準(zhǔn)。CAN協(xié)議也是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組的開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型基礎(chǔ)上的，主要工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。用戶可在其基礎(chǔ)上開發(fā)適合系統(tǒng)實(shí)際需要的應(yīng)用層通信協(xié)議，但由于CAN總線極高的可靠性，從而使應(yīng)用層通信協(xié)議得以大大簡(jiǎn)化。1.2CAN總線技術(shù)概述1.2.1CAN總線開關(guān)量輸入模塊技術(shù)背景及其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)測(cè)控系統(tǒng)中常應(yīng)用各種按鍵.繼電器和無觸點(diǎn)開關(guān)來大量處理開關(guān)量信號(hào)。另外現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中多實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，在集散控制系統(tǒng)中需要處理大量的開關(guān)信號(hào)，例如監(jiān)測(cè)溫度，軸震動(dòng)，位移等各種報(bào)警信號(hào)?，F(xiàn)代樓宇中的各種安全監(jiān)控報(bào)警等。實(shí)現(xiàn)如此多而又不可忽略的開關(guān)量信號(hào)，一般需要用到現(xiàn)場(chǎng)總線，與其它現(xiàn)場(chǎng)總線比較而言,CAN總線是具有通信速率高、容易實(shí)現(xiàn)、且性價(jià)比高、傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率快、有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，等諸多特點(diǎn)的一種已形成國際應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線。這些也是目前CAN總線應(yīng)用于眾多領(lǐng)域,具有強(qiáng)勁的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要原因。1.2.2CAN總線智能節(jié)點(diǎn)技術(shù)原理CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)電路主要由四部分構(gòu)成：微控制器89C51、獨(dú)立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線收發(fā)器82C250和高速光電耦合器6N137。微處理器89C51負(fù)責(zé)SJA1000的初始化，通過控制SJA1000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。SJA1000的AD0～AD7連接到89C51的P0口。CS連接到89C51的P1.6，P1.6為0的CPU片外存儲(chǔ)器地址可選中SJA1000，CPU通過這些地址可對(duì)SJA1000執(zhí)行相應(yīng)的讀寫操作。SJA1000的RD、WR、ALE分別與89C51的對(duì)應(yīng)引腳相連，INT接89C51的INT0。89C51也可通過中斷方式訪問SJA1000。為了增強(qiáng)CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，SJA1000的TX0和RX0并不是直接與82C250的TXD和RXD相連，而是通過高速光耦6N137后與82C250相連，這樣就很好地實(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。不過，應(yīng)該特別說明的一點(diǎn)是光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源VCC和VDD必須完全隔離，否則采用光耦也就失去了意義。電源的完全隔離可采用小功率電源隔離模塊或帶多5V隔離輸出的開關(guān)電源模塊實(shí)現(xiàn)。這些部分雖然增益了節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜程序，但是卻提高了節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和安全性。82C250與CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。82CF250的CANH和CAHL引腳各自通過1個(gè)100Ω的電阻與CAN總線相連。電阻可起到一定的限流作用，保護(hù)82C250免受過流的沖擊。CANH和CANL與地之間并聯(lián)了2個(gè)30pF的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。另外，在兩根CAN總線接入端與地之間分別反接了1個(gè)保護(hù)二極管，當(dāng)CAN總線有較高的負(fù)電壓時(shí)，通過二極管的短路可起到一定的過壓保護(hù)作用。82C250的Rs腳上接有一個(gè)斜率電阻，電阻大小可根據(jù)總線通信速度適當(dāng)高調(diào)整，一般在16～140kΩ之間。1.2.3現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展前景近年來，現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)及其技術(shù)已經(jīng)逐漸成為全世界自動(dòng)控制領(lǐng)域關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)，是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。甚至有人預(yù)言：21世紀(jì)是現(xiàn)場(chǎng)總線的世紀(jì)。這是因?yàn)椋含F(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)將開辟過程控制的新紀(jì)元；現(xiàn)場(chǎng)總線將對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)帶來根本性變革；目前所做出的有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)總線的決定將在未來的幾十年中影響控制領(lǐng)域；現(xiàn)場(chǎng)總線將在很大程度上改變現(xiàn)有的所有實(shí)現(xiàn)控制和維護(hù)的方法；由此可以預(yù)見在不久的將來，現(xiàn)場(chǎng)總線將進(jìn)入飛速發(fā)展期，其主要發(fā)展趨勢(shì)為：(1)FCS將會(huì)在一定的時(shí)期內(nèi)成為主流控制系統(tǒng)。FCS是在DCS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，F(xiàn)CS順應(yīng)了自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展潮流，它必將替代DCS，這已是業(yè)內(nèi)人士的基本共識(shí)。然而，任何新事物的產(chǎn)生與發(fā)展都是在對(duì)舊事物的揚(yáng)棄中進(jìn)行的，F(xiàn)CS與DCS的關(guān)系也不例外。FCS代表潮流與發(fā)展方向，而DCS則代表傳統(tǒng)與成熟，特別是在現(xiàn)階段，F(xiàn)CS尚沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，DCS則以其成熟的發(fā)展、完備的功能及廣泛的應(yīng)用而占據(jù)著一個(gè)尚不可完全替代的地位。而且DCS也正在朝開放性、分散性和可互操作方向發(fā)展。所以就目前現(xiàn)狀看，工業(yè)控制處在DCS本身成熟和FCS發(fā)展的過程中，智能I/O是DCS向現(xiàn)場(chǎng)總線的一種過渡。遠(yuǎn)程智能I/O以其可靠性高、分散性好，而具備了現(xiàn)場(chǎng)總線的某些性能。所以，現(xiàn)場(chǎng)總線將影響今后幾十年內(nèi)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，并和DCS長(zhǎng)期共存，且必將會(huì)在一定的時(shí)期之后取代DCS成為主流控制系統(tǒng)。(2)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的緊密結(jié)合。隨著商用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的局域通信逐步被以太網(wǎng)壟斷，過程控制領(lǐng)域中上層的通信也逐步統(tǒng)一到以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)。由于因特網(wǎng)的快速發(fā)展，人們通過因特網(wǎng)訪問控制系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)和服務(wù)的愿望越來越強(qiáng)烈，因此TCP/IP協(xié)議也進(jìn)入過程控制領(lǐng)域。實(shí)際上我們現(xiàn)在就可以看到通過因特網(wǎng)訪問現(xiàn)場(chǎng)儀表的事例。例如MAZRK公司的數(shù)控機(jī)床的售后維護(hù)已有30%可以通過因特網(wǎng)實(shí)施，但所有這些僅限于故障診斷或維護(hù)等實(shí)時(shí)性要求很低的工作。工業(yè)過程的現(xiàn)場(chǎng)總線控制不會(huì)被計(jì)算機(jī)通信技術(shù)取代，這是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線與一般計(jì)算機(jī)通信在功能、要求和結(jié)構(gòu)上有所不同。從功能上講，計(jì)算機(jī)通信的基本功能是可靠地傳遞信息。而現(xiàn)場(chǎng)總線的功能有：一是經(jīng)濟(jì)、安全、可靠地傳遞信息；二是正確使用所傳信息；三是及時(shí)處理所傳信息。從要求上講，對(duì)計(jì)算機(jī)通信的主要性能要求是快；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線不僅要求傳輸速度快，在過程控制領(lǐng)域還要求響應(yīng)時(shí)間短，即實(shí)時(shí)性要求高，以及巡回時(shí)間短，過程控制系統(tǒng)希望最長(zhǎng)巡回時(shí)間是預(yù)先可知的，并小于一定值。從結(jié)構(gòu)上講，計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)狀的，從一點(diǎn)到另外一點(diǎn)的通信路徑可以是不固定的；而大部分現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)是線狀的，雖然現(xiàn)場(chǎng)總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、星型、環(huán)行、回路型等；但在大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線中，從一點(diǎn)到另外一點(diǎn)的通信路徑是比較固定的。因此這兩種技術(shù)的結(jié)合可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，大大提高工控系統(tǒng)的性能。1.3本文的主要工作本文的主要工作包括：(1)CAN總線結(jié)構(gòu)的工藝分析和八路開關(guān)量的設(shè)計(jì)。(2)電氣元件的選型、元件之間的通訊連接。(3)編寫CAN總線程序。(4)在現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)上對(duì)單片機(jī)功能進(jìn)行仿真。2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)該模塊設(shè)計(jì)的是一種基于CAN的開關(guān)量采集模塊，在設(shè)計(jì)開關(guān)量輸入模塊之前，需開關(guān)量處理和CAN總線工藝和工作原理，以便明確該模塊各過程的具體接線要求，為開關(guān)量輸入模塊設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)通過CAN總線實(shí)現(xiàn)了八路開關(guān)量的采集傳輸，克服了傳統(tǒng)總線的缺點(diǎn)。具有如下特點(diǎn)：廢除傳統(tǒng)的站地址編碼，代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，該系統(tǒng)包括開關(guān)量采集、CAN智能節(jié)點(diǎn)和軟件程序設(shè)計(jì)三部分2.1CAN總線智能節(jié)點(diǎn)原理節(jié)點(diǎn)的硬件電路主要有ATMEL公司生產(chǎn)的8位單片機(jī)AT89C51和CAN控制器SJA1000兩部分組成：其中AT89C51單片機(jī)作為節(jié)點(diǎn)的智能處理器，PHILIPS公司的SJA1000作為節(jié)點(diǎn)的通信控制器，下面對(duì)主要器件的功能特點(diǎn)作一介紹。單片機(jī)AT89C51屬標(biāo)準(zhǔn)型，芯片價(jià)格低廉，引腳與80C51完全兼容。片上外圍資源豐富，片內(nèi)具有41d3的FlashROM程序存貯空間，這不僅給程序修改帶來極大方便，而且避免了外部ROM擴(kuò)展，降低了節(jié)點(diǎn)成本和線路復(fù)雜性，提高了電路可靠性。另外AT89C51具有在片程序和ROM兩級(jí)保密系統(tǒng)，可防止程序被非法剽竊。SJA1000是PHILIP公司推出的功能很強(qiáng)的CAN控制器，片內(nèi)含信息緩沖、位流處理、位定時(shí)邏輯、接收濾波、錯(cuò)誤管理邏輯等電路，并配置有豐富的功能寄存器。可完成數(shù)據(jù)成幀、總線填充、錯(cuò)誤檢測(cè)、總線仲裁及錯(cuò)誤界定處理等CANi規(guī)范。具有BasicCAN和PeliCAN兩種工作模式82C250與CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。82C250的CANH和CANL引腳各自通過一個(gè)電阻與CAN總線相連，電阻可起到一定的限流作用，保護(hù)82C250免受過流的沖擊。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開關(guān)量信號(hào)微處理器CAN總線控制器SJA1000CAN總線收發(fā)器82C250CAN通信接口開關(guān)量信號(hào)微處理器CAN總線控制器SJA1000CAN總線收發(fā)器82C250CAN通信接口圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖開關(guān)量輸入子模塊利用繼電器輸入，轉(zhuǎn)變?yōu)榕c單片機(jī)匹配的電壓信號(hào)，開關(guān)量輸出模塊的功能是通過模塊來輸入開關(guān)量以實(shí)現(xiàn)控制或顯示，例如用來驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示某種狀態(tài)，通過PWM控制電機(jī)，繼電器的通斷具體操作是將現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)量信號(hào)傳來的數(shù)據(jù)通過CAN智能節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)紺AN總線上。3硬件設(shè)計(jì)構(gòu)造基于CAN總線八路開關(guān)量輸入模塊分為兩部分:(1)八路開關(guān)量的輸入子模塊從現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送來的開關(guān)量信號(hào)經(jīng)過光電藕使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與CAN智能節(jié)點(diǎn)隔離，并起到防干擾，匹配電平的功能，然后通過繼電器驅(qū)動(dòng)，輸入到單片機(jī)P2口，這項(xiàng)工作相對(duì)容易，主要注意電路接口電平匹配，以及一些保護(hù)隔離電路的選型。(2)CAN總線智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)CAN總線技術(shù)已比較成熟，智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)已經(jīng)規(guī)范化，主要包括主處理器，CAN總線控制器與CAN總線收發(fā)器，主處理器作為CAN智能節(jié)點(diǎn)的核心一般選用51系列單片機(jī)，CAN總線控制器種類比較單一，用于處理八路開關(guān)量信息一般可選用比較簡(jiǎn)單的芯片，CAN總線收發(fā)器是與之配套的82C250?；谝陨系目紤]，我們的硬件設(shè)計(jì)主要是對(duì)各種產(chǎn)品、模塊的選擇。3.1CAN總線智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)3.1.1單片機(jī)的定義與特點(diǎn)單片機(jī)也被稱為微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇：1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管芯片理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。3.在家用電器中的應(yīng)用可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。4.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對(duì)講機(jī)等。5.單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。6.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機(jī)，看似簡(jiǎn)單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。如：音樂信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號(hào)（類似于聲卡）。在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡(jiǎn)化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換。7.單片機(jī)在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機(jī)在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能電子控制器，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，abs防抱死系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)等等。此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。3.1.2本設(shè)計(jì)采用的AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介

AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。1．主要特性：·與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2．管腳說明：VCC：供電電壓。

GND：接地。

P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。

P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。

P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。

RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。

/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出3.1.3ＳＪＡ１０００選用CAN的通信協(xié)議主要由CAN控制器完成。CAN控制器主要由實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議的部分和實(shí)現(xiàn)與微處理器接口部分的電路組成。對(duì)于不同型號(hào)的CAN總線通信控制器，實(shí)現(xiàn)CAN協(xié)議部分電路的結(jié)構(gòu)和功能大多相同，而與微處理器接口部分的結(jié)構(gòu)和方式存在一些差異。這里主要以SJA1000為代表對(duì)CAN控制器的功能作一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。SJA1000是一種獨(dú)立CAN控制器。它是PHILIPS公司的PCA82C200CAN控制器的替代產(chǎn)品。SJA1000具有BasicCAN和PeliCAN兩種工作方式。PeliCAN工作方式支持具有很多新特性的CAN2.0B協(xié)議。SJA1000在軟件和引腳上都是與它的前一款PAC82C200獨(dú)立CAN控制器兼容的（SJA1000引腳功能如表1所列），在此基礎(chǔ)上增加了很多新的功能。為了實(shí)現(xiàn)軟件兼容，SJA1000采用了兩種工作方式：BasicCAN方式（PCA82C200兼容方式）和PeliCAN方式（擴(kuò)展特性方式）。工作方式通過時(shí)鐘分頻寄存器中的CAN方式位來選擇。上電復(fù)位默認(rèn)工作方式是BasicCAN方式。符

號(hào)引

腳功

能AD0AD72,1,2823地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線ALE3ALE信號(hào)（INTEL方式）或AS信號(hào)（MOTOROLA方式）CS4片選輸入，低電允許訪問SJA1000RD5微控制器的讀信號(hào)（Intel方式）或E信號(hào)（MOTOROLA式）WR6微控制器的寫信號(hào)（Intel方式）或讀寫信號(hào)（MOTOROLA方式）CLKOUT7SJA1000產(chǎn)生的提供給微控制器的時(shí)鐘輸出信號(hào)，此信號(hào)由內(nèi)部振蕩器經(jīng)可編程分頻器得到?？删幊探乖撘_VSS18邏輯電路地XTAL19振蕩放大器輸入，外部振蕩放大器信號(hào)經(jīng)此引腳輸入XTAL210振蕩放大器輸出，使用外部振蕩信號(hào)時(shí)此引腳必須開路MODE11方式選擇輸入端：1=Intel方式，0=MOTOROLA方式VDD312輸出驅(qū)動(dòng)器5V電源TX013由輸出驅(qū)動(dòng)器0至物理總線的輸出端TX114由輸出驅(qū)動(dòng)器1至物理總線的輸出端VSS315輸出驅(qū)動(dòng)器地INT16中斷輸出端，用于向微控制器提供中斷信號(hào)RST17復(fù)位輸入端，用于重新啟動(dòng)CAN接口（低電平有效）VDD218輸入比較器5V電源RX0，RX119，20由物理總線至SJA1000輸入比較器的輸入端。顯性電平將喚醒處于睡眠方式的SJA1000。當(dāng)RX0高于RX1時(shí)，讀出為隱性電平，否則為顯性電平VSS221輸入比較器地VDD122邏輯電路5V電源表1SJA1000引腳功能SJA1000的主要新功能如下：*標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展結(jié)構(gòu)報(bào)文的接收和發(fā)送；*64字節(jié)的接收FIFO；*標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展幀格式都具有單/雙接收濾波器（含接收屏蔽和接收碼寄存器）；*可進(jìn)行讀/寫訪問的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器；*可編程的錯(cuò)誤報(bào)警限制；*最近一次的錯(cuò)誤代碼寄存器；*每一個(gè)CAN總線錯(cuò)誤都可以產(chǎn)生錯(cuò)誤中斷；*單發(fā)方式（當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤或丟失仲裁時(shí)不重發(fā)）；*只聽方式（監(jiān)聽CAN總線，無應(yīng)答，無錯(cuò)誤標(biāo)志）；*支持熱插拔（無干擾軟件驅(qū)動(dòng)位速率檢測(cè)）；*硬件禁止CLKOUT輸出。3.1.4CAN總線智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)基于以上簡(jiǎn)要介紹，設(shè)計(jì)CAN總線智能節(jié)點(diǎn)如下U1U1402P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119VSS20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCCAT89C5112U16A123JP1CONRX12OVDD218VDD122TX013MODE11RX019VDD312VSS221VSS315VSS18AD023AD124AD225AD326AD427AD528AD61AD72XIAL210RST17CLKOUT7XIAL19ALE/AS3IX114WR6CS4RD/E5INT16U2SJA10000.1uFC20.1uFC1VCC0.01uFC710uFC8VCCP1.0/T21P1.1/T2EX圖2CAN總線節(jié)點(diǎn)SJA1000的片選信號(hào)由單片機(jī)的P1.6取反后提供，所以SJA1000工作時(shí)是該腳為高電平即可，單片機(jī)P0口與AD0-AD7相連進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。3.2CAN總線收發(fā)器選擇及隔離電路的設(shè)計(jì)3.1.1CAN總線收發(fā)器Philips半導(dǎo)體的收發(fā)器PCA82C250[1]和PCA82C251[2]實(shí)現(xiàn)物理媒體連接子層物理信令子層和數(shù)據(jù)鏈路層之間的連接是通過集成的協(xié)議控制器實(shí)現(xiàn)的這些產(chǎn)品有像Philips的PCx82C200SJA1000等而媒體相關(guān)接口負(fù)責(zé)連接傳輸媒體譬如將總線節(jié)點(diǎn)連接到總線的連接器，像Philips的TJA1050或PCA82C250等收發(fā)器PCA82C250和PCA82C251的應(yīng)用PCA82C250/251收發(fā)器是協(xié)議控制器和物理傳輸線路之間的接口，如在ISO11898標(biāo)準(zhǔn)中描述的它們可以用高達(dá)1Mbit/s的位速率在兩條有差動(dòng)電壓的總線電纜上傳輸數(shù)據(jù)它們的總體特性都列在數(shù)據(jù)這兩個(gè)器件都可以在額定電源電壓分別是12VPCA82C250和24VPCA82C251的CAN總線系統(tǒng)中使用，它們的功能相同根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)譬如ISO11898標(biāo)準(zhǔn)和DeviceNetTM規(guī)范，可以在汽車和普通工業(yè)應(yīng)用上使用PCA82C250和PCA82C251還可以在同一網(wǎng)絡(luò)中互相通訊，而且它們的引腳和功能兼容也就是說它們可以用在相同的印刷電路板上由于PCA82C250有更高的擊穿電壓還可以在這個(gè)電源電壓范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)低至45Ω的總線負(fù)載，所以我們建議在普通的工業(yè)應(yīng)用中使用這個(gè)器件，而且PCA82C250,在隱性狀態(tài)下的拉電流更小在掉電情況下的總線輸出特性有一定改善的信號(hào)電平輸出驅(qū)動(dòng)器由一個(gè)源輸出級(jí)和一個(gè)下拉輸出級(jí)組成CANH連接到源輸出級(jí)CANL連接到下拉輸出級(jí)在顯性狀態(tài)中CAN_H的額定電壓是3.5VCAN_L是1.5VRX12OVDD218RX12OVDD218VDD122TX013MODE11RX019VDD312VSS221VSS315VSS18AD023AD124AD225AD326AD427AD528AD61AD72XIAL210RST17CLKOUT7XIAL19ALE/AS3IX114WR6CS4RD/E5INT16U2SJA1000VCC351CANH7RXD46GND2Vs8U482C250VCC0.01uFC710uFC8VCC10KR12VDDNCANODE2CATHODE3GND7VccU66N137VDD3V310KR13VDDNC23NCVOVEVccU76N1371KR91KR10R11120/NC12JCAN_BUS30pFC1030pFC9D1D2圖3收發(fā)器電路以輔助電路本設(shè)計(jì)采用82C250做為CAN總線收發(fā)器，電路連接如圖所示，值得注意的是SJA1000與收發(fā)器采用6N137進(jìn)行保護(hù)隔離，這樣就很好地實(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。6N137為高速光電管。光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源VCC和VDD必須完全隔離。82C250與CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。CANL和CANH之間需加一個(gè)匹配電阻，用于消除反射信號(hào)的干擾。RS用于選擇三種不同的工作方式：高速、斜率控制和待機(jī)，RS串接一個(gè)電阻后再接地，用于控制上升和下降斜率，減小射頻干擾82CF250的CANH和CAHL引腳各自通過1個(gè)100Ω的電阻與CAN總線相連。電阻可起到一定的限流作用，保護(hù)82C250免受過流的沖擊。該電阻大小與總線長(zhǎng)度有關(guān)，本設(shè)計(jì)采用100Ω電阻，另外在總線與地之間并行接入一對(duì)過壓保護(hù)二極管，和防干擾電容。該設(shè)計(jì)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，但使電路更加穩(wěn)定能夠可靠。產(chǎn)品種類:高速光耦合器6N137規(guī)格額定速度10Mbps最大功率耗散85mW輸入類型AC/DC最大正向二極管電壓1.75V最大工作溫度+85C絕緣電壓3750Vrms最大反向二極管電壓5V最小工作溫度-40C最大下降時(shí)間75ns最大輸入二極管電流20mA封裝/箱體DIP-8最大上升時(shí)間75ns表26N137技術(shù)規(guī)格3.3復(fù)位電路電路3.3.1

X2504簡(jiǎn)介性能簡(jiǎn)介X25045是將可編程看門狗、電壓監(jiān)控、E2PROM集于一體的多功能芯片，該芯片是美國xicor公司的新型產(chǎn)品，具有體積小、占用I/O少等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于系統(tǒng)中可以簡(jiǎn)化單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并完善其性能。表X25045引腳功能引腳引腳名稱功能說明1CS芯片選擇輸入2SO串行輸出3WP

寫保護(hù)輸入4Vss地5SI串行輸入6SCK串行時(shí)鐘輸入7RESET復(fù)位輸出8Vcc電源電壓表3X25045引腳芯片工作期間，CS端應(yīng)始終保持低電平。在一個(gè)讀時(shí)序周期內(nèi)，數(shù)據(jù)在串行時(shí)鐘SCK的下降沿，由SO端串行輸出，而緩沖地址或數(shù)據(jù)在串行時(shí)鐘SCK的上升沿，由SI端輸入鎖存。當(dāng)RST端為低電平時(shí)，寫保護(hù)功能部分可以使用。當(dāng)WP端為高電平時(shí)，所有寫保護(hù)功能才正常。值得注意的是，在芯片選通時(shí)，WP端變?yōu)榈碗娖剑瑢⒁袛鄬?duì)X25045的寫操作，若正處在內(nèi)部寫周期內(nèi)，則對(duì)寫操作沒有影響。特別提出的是，看門狗定時(shí)器對(duì)單片機(jī)提供了獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，只要其計(jì)時(shí)達(dá)到其編程的超時(shí)極限，或者當(dāng)電源電壓降到最低轉(zhuǎn)換點(diǎn)以下時(shí)，RESET引腳就會(huì)立即輸出高電平復(fù)位信號(hào)。該芯片在系統(tǒng)上電或掉電時(shí)，RESET引腳也會(huì)立即輸出高電平復(fù)位信號(hào)，從而避免了因系統(tǒng)故障、電源開斷、瞬時(shí)電壓不穩(wěn)等的影響。X25045內(nèi)部有一個(gè)8位指令寄存器，該寄存器可以通過引腳SI來訪問，數(shù)據(jù)在串行時(shí)鐘輸入的上升沿由時(shí)鐘同步輸入。另外，對(duì)芯片的所有操作都需要通過對(duì)該寄存器的寫命令來完成。其中操作主要有設(shè)置寫使能鎖存器允許寫，復(fù)位寫使能鎖存器禁止寫，讀寫狀態(tài)寄存器，從所選地址開始的存貯器中讀出數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)寫入所選地址開始的存貯器中。在執(zhí)行寫操作之前寫使能鎖存器必須被置位，在寫操作完成后該寄存器必須被復(fù)位。WIP位表示X25045是否在向E2PROM寫數(shù)據(jù)。該位是1時(shí)，表示正在進(jìn)行寫操作，此時(shí)不能向其寫數(shù)據(jù)，反之，則是沒有寫操作進(jìn)行，可以向其寫數(shù)據(jù)。WEL位是寫使能鎖存器的狀態(tài)位。可以由指令進(jìn)行復(fù)位和置位操作。寫使能鎖存器被復(fù)位時(shí)向其寫操作被禁止。由WREN指令可以對(duì)狀態(tài)寄存器中的BL0，BL1，WD0，WD1進(jìn)行設(shè)置。BL0和BL1位確定E2PROM的塊保護(hù)地址范圍。WD0和WD1位是看門狗超時(shí)功能的設(shè)定位，可以設(shè)置不同的周期（典型值1.4s、600ms、200ms）.當(dāng)WD0和WD1同時(shí)為1時(shí)，功能被禁止。3.3.2看門狗電路的設(shè)計(jì)CSCS1VCC8SO2RSTSCK6WP3SI5Vss4U3X2045010KR7VCCS1SW-PBVCC510R8P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119VSS20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40U1AT89C5112U?ASN74F04DRX12OVDD218VDD122TX013MODE11RX019VDD312VSS221VSS315VSS18AD023AD124AD225AD326AD427AD528AD61AD72XIAL210RST17CLKOUT7XIAL19ALE/AS3IX114WR6CS4RD/E5INT16U2SJA1000圖4復(fù)位電路復(fù)位電路由看門狗X25045和手動(dòng)復(fù)位按扭組成。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，X25045自動(dòng)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)給87C196KD和SJA1000復(fù)位，若想重新啟動(dòng)程序，可用手動(dòng)復(fù)位按扭復(fù)位?？撮T狗復(fù)位電路同時(shí)為單片機(jī)與SJA1000提供復(fù)位信號(hào)，以防止發(fā)生系統(tǒng)死循環(huán)。3.4開關(guān)量子模塊電路設(shè)計(jì)1開關(guān)量信號(hào)多產(chǎn)生與環(huán)境復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，一般需通過光電隔離以消除外界對(duì)總線設(shè)備的干擾，然后通過信號(hào)放大電路驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)。光電隔離等遠(yuǎn)外圍設(shè)備不屬于本文設(shè)計(jì)范疇，在此僅作簡(jiǎn)要說明。3.4.1開關(guān)量輸入子模塊電路P1.5P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119VSS20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138AT89C51K1K2K3K4K5K6K7K8P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P0.0/AD039VCC40U1總線圖5八路開關(guān)量電路八路開關(guān)量通過驅(qū)動(dòng)繼電器，輸入到單片機(jī)P2口，當(dāng)開關(guān)量信號(hào)有現(xiàn)場(chǎng)傳感器產(chǎn)生，信號(hào)一般較微弱，須經(jīng)放大電路，信號(hào)較大時(shí)可直接驅(qū)動(dòng)繼電器實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸。繼電器驅(qū)動(dòng)電流一般在幾毫安到幾十毫安。本設(shè)計(jì)繼電器不做特殊要求，根據(jù)信號(hào)類型及外圍設(shè)備情況具體選定，在此不再贅述。下面是繼電器綜合介紹一、繼電器的定義1、繼電器的定義繼電器:當(dāng)輸入量(或激勵(lì)量)滿足某些規(guī)定的條件是能在一個(gè)或多個(gè)電器輸出電路中產(chǎn)生躍變的一種器件2、繼電器的繼電特性繼電器輸出入量和輸出量之間在整個(gè)變化過程中的相互關(guān)系成為繼電器的繼電特征或控制特征.用x表示輸入回路量,y表示輸出回路的輸出量,當(dāng)輸出量x連續(xù)變化到一定量xa時(shí),輸出量y發(fā)生躍變,有0增加到y(tǒng)a值,則是輸入量繼續(xù)增加,是輸出保持不變.相反,當(dāng)減少到xb是,y又突然由ya減少到0.xa被稱為繼電器的動(dòng)作值,xb被稱為繼電器的釋放值,ya即是繼電器的負(fù)載.

二、繼電器的分類1、按繼電器的工作原理或結(jié)構(gòu)特征分類（1）電磁繼電器：利用輸入電路內(nèi)點(diǎn)路在電磁鐵鐵芯與銜鐵間產(chǎn)生的吸力作用而工作的一種電氣繼電器。直流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為直流的電磁繼電器。交流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器。磁保持繼電器：利用永久磁鐵或具有很高剩磁特性的鐵芯，是電磁繼電器的銜鐵在其線圈斷點(diǎn)后仍能保持在線圈通電時(shí)的位置上的繼電器。（2）固體繼電器：指電子元件履行其功能而無機(jī)械運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的，輸入和輸出隔離的一種繼電器。（3）溫度繼電器：當(dāng)外界溫度達(dá)到給定值時(shí)而動(dòng)作的繼電器。（4）舌簧繼電器：利用密封在管內(nèi)，具有觸電簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動(dòng)作來開,閉或轉(zhuǎn)換線路的繼電器。干簧繼電器：舌簧管內(nèi)的介質(zhì)的介質(zhì)為真空，空氣或某種惰性氣體，即具有干式觸點(diǎn)的舌簧繼電器。濕簧繼電器：舌簧片和觸電均密封在管內(nèi)，并通過管底水銀槽中水銀的毛細(xì)作用，而使水銀膜濕潤(rùn)觸點(diǎn)的舌簧繼電器。剩簧繼電器：由?；晒芑蛴懈苫申P(guān)于一個(gè)或多個(gè)剩磁零件組成的自保持干簧繼電器。舌簧管：同理舌簧管有干簧管,濕簧管,?；晒苋N類型。（5）時(shí)間繼電器：當(dāng)加上或除去輸入信號(hào)時(shí)，輸出部分需延時(shí)或限時(shí)到規(guī)定的時(shí)間才閉合或斷開其被控線路的繼電器。電磁時(shí)間繼電器：當(dāng)線圈加上信號(hào)后，通過減緩電磁鐵的磁場(chǎng)變化而后的延時(shí)的時(shí)間繼電器。電子時(shí)間繼電器：由分立元件組成的電子延時(shí)線路所構(gòu)成的時(shí)間繼電器，或由固體延時(shí)線路構(gòu)成的時(shí)間繼電器。混合式時(shí)間繼電器：由電子或固體延時(shí)線路和電磁繼電器組合構(gòu)成的時(shí)間繼電器。（6）高頻繼電器：用于切換高頻,射頻線路而具有最小損耗的繼電器。（7）極化繼電器：有極化磁場(chǎng)與控制電流通過控制線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)綜合作用而動(dòng)作的繼電器。繼電器的動(dòng)作方向取決于控制線圈中流過的的電流方向。二位置極化繼電器：繼電器線圈通電時(shí)，銜鐵按線圈電流方向被吸向左邊或右邊的位置，線圈斷電后，銜鐵不返回。二位置偏倚計(jì)劃繼電器：繼電器線圈斷電時(shí)，銜鐵恒靠在一邊；線圈通電時(shí)，銜鐵被吸向另一邊。三位置極化繼電器：繼電器線圈通電時(shí)，銜鐵按線圈電流方向被吸向左邊或右邊的位置；線圈斷電后，總是返回到中間位置。（8）其他類型的繼電器：如光繼電器,聲繼電器,熱繼電器,儀表式繼電器,霍爾效應(yīng)繼電器,差動(dòng)繼電器等。3.5撥碼開關(guān)地址輸入電路模塊的CAN波特率和MACID是通過撥碼開關(guān)SW1進(jìn)行設(shè)定。上電后，單片機(jī)首先讀取撥碼開關(guān)的數(shù)值，并在CAN初始化中將其寫入SJA1000的接收代碼寄存器，作為該節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)碼。圖6串并轉(zhuǎn)換電路單片機(jī)大部分接口有限，本設(shè)計(jì)為了減少接口的占用，采用八位移位寄存器芯片74LS165，將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸入單片機(jī)，以確定系統(tǒng)的波特率。8位移位寄存器（并行輸入，互補(bǔ)串行輸出）芯片簡(jiǎn)要說明：74LS165為8位移位寄存器,其主要電特性的典型值如下：當(dāng)移位/置入控制端（SH/LD）為低電平時(shí)，并行數(shù)據(jù)（A－H）被置入寄存器，而時(shí)鐘（CLK,CLKINH）及串行數(shù)據(jù)（SER）均無關(guān)。當(dāng)SH/LD為高電平時(shí)，并行置數(shù)功能被禁止。CLK和CLKINK在功能上是等價(jià)的，可以交換使用。當(dāng)CLK和CLKINK有一個(gè)為低電平并且SH/LD為高電平時(shí)，另一個(gè)時(shí)鐘可以輸入。當(dāng)CLK和CLKINK有一個(gè)為高電平時(shí)，另一個(gè)時(shí)鐘被禁止。只有在CLK為高電平時(shí)CLKINK才可變?yōu)楦唠娖?。引出端符?hào)CLK,CLKINH時(shí)鐘輸入端（上升沿有效）A－H并行數(shù)據(jù)輸入端SER串行數(shù)據(jù)輸入端QH輸出端SH/LD移位控制/置入控制（低電平有效）3.6放大電路電路驅(qū)動(dòng)繼電器為仿真是對(duì)弱開關(guān)量進(jìn)行放大，實(shí)現(xiàn)仿真。另外加上了輔助電路設(shè)計(jì)，該電路主要用于對(duì)開關(guān)信號(hào)的放大4K74K710KVCC0.1uFC?Cap接單片機(jī)圖7圖放大電路開關(guān)量由左端口輸入，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)繼電器，并由其對(duì)單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)輸入。3.7電路圖與電路板的最終定型3.7.1電路圖綜合以上分步設(shè)計(jì)，最終確定基于CAN總線八路開關(guān)量的電路圖。圖8電路原理圖3.7.2PBC電路板經(jīng)過檢查電路無誤后，對(duì)電路圖進(jìn)行合理的布局，并對(duì)元件進(jìn)行合理的封裝之后，進(jìn)行電路板制作。圖9電路板平面圖圖103D效果圖圖11電路板背面情況4軟件設(shè)計(jì)基于CAN總線的模擬量輸入模塊的軟件設(shè)計(jì)包括3大部分：數(shù)據(jù)采集程序，看門狗程序，CAN通信程序。CAN通信程序設(shè)計(jì)主要包括3部分：CAN節(jié)點(diǎn)初始化、報(bào)文發(fā)送和報(bào)文接收。本設(shè)計(jì)通過軟件編程設(shè)置工作方式、ID地址、波特率等參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與通信。4.1CAN總線的智能節(jié)點(diǎn)軟件流程圖設(shè)計(jì)4.1.1程序總體流程圖上電復(fù)位單片機(jī)復(fù)位SJA1000測(cè)試正常初始化SJA1000讀P0值開關(guān)量有無？信號(hào)處理啟動(dòng)SJA1000發(fā)送結(jié)束出錯(cuò)報(bào)警NYN上電復(fù)位單片機(jī)復(fù)位SJA1000測(cè)試正常初始化SJA1000讀P0值開關(guān)量有無？信號(hào)處理啟動(dòng)SJA1000發(fā)送結(jié)束出錯(cuò)報(bào)警NYN圖12智能模塊總體流程圖CAN總線建立通信的步驟如下：1.系統(tǒng)上電后·根據(jù) SJA1000的硬件和軟件連接設(shè)置主控制器；·根據(jù)選擇的模式，驗(yàn)收濾波，位定時(shí)等設(shè)置SJA1000，這些在SJA1000進(jìn)入復(fù)位后進(jìn)行。2.在應(yīng)用主過程中·準(zhǔn)備要發(fā)送的報(bào)文并激活SJA1000發(fā)送它們；·對(duì)被CAN控制器接收的報(bào)文進(jìn)行處理；4.1.2CAN通信流程圖設(shè)計(jì)1.S1A1000初始化開始初始化關(guān)閉CAN中斷源開始初始化關(guān)閉CAN中斷源請(qǐng)求進(jìn)入復(fù)位模式配置輸出控制寄存器請(qǐng)求進(jìn)入工作模式如果使用中斷開放CAN中斷開放主控制器中的CAN中斷源配置時(shí)鐘分頻計(jì)數(shù)器配置驗(yàn)收代碼和屏蔽寄存器設(shè)置總線定時(shí)寄存器是否復(fù)位？NONOYES是否進(jìn)入工作模式Y(jié)ES是否進(jìn)入工作模式Y(jié)ESYES結(jié)束結(jié)束NO結(jié)束結(jié)束NO圖13SJA1000初始化流程圖CAN控制器SJA1000需要在上電或復(fù)位后設(shè)置的內(nèi)部寄存器，以及初始化通信參數(shù)。在由主控制器操作期間，需要向SJA1000發(fā)送一個(gè)軟件復(fù)位請(qǐng)求，然后再重新對(duì)SJA1000進(jìn)行配置SJA1000初始化程序流程圖如圖23所示。上電后，CAN控制器SJA1000在引腳17得到一個(gè)復(fù)位脈沖(低電平)使它進(jìn)入復(fù)位模式。在設(shè)置SJA1000的寄存器前主控制器通過讀復(fù)位請(qǐng)求標(biāo)志位來檢驗(yàn)SJA1000是否已進(jìn)入復(fù)位模式，因?yàn)镾JA000內(nèi)部的很多寄存器僅在復(fù)位模式可寫。在復(fù)位模式中主控制器必須配置的SJA1000控制段寄存器如下。（1）應(yīng)用模式寄存器（僅在PeliCAN模式）選擇下面的工作模式·驗(yàn)收濾波器模式；·自我測(cè)試模式·僅聽模式。（2）時(shí)鐘分頻寄存器·使用BasicCAN還是PeliCAN模式；·是否能使CLKOUT引腳；·是否旁路CAN輸入比較器；·TX1輸出是否用做專門的接收中斷輸出。(3）驗(yàn)收碼寄存器和驗(yàn)收屏蔽寄存器·定義接收?qǐng)?bào)文的驗(yàn)收碼；·根據(jù)對(duì)報(bào)文和驗(yàn)收碼進(jìn)行比較的相關(guān)位定義驗(yàn)收屏蔽碼。(4)總線定時(shí)寄存器·定義總線的位速率；·定義位周期內(nèi)的采樣點(diǎn)位置；·定義在一個(gè)位周期里采樣的數(shù)量。(5）輸出控制寄存器·定義CAN總線輸出引腳TX0和TX1的輸出模式：正常輸出模式、時(shí)鐘輸出模式、雙向輸出模式和測(cè)試輸出模式；·定義TX0和TX1輸出引腳配置：懸空、下拉、上拉或推挽以及它們的特性。再將這些信息發(fā)送到SJA1000的控制端后，清除SJA1000的復(fù)位請(qǐng)求標(biāo)志進(jìn)入工作模式。要先檢驗(yàn)標(biāo)志位是否確認(rèn)被清除后才能進(jìn)行下一步操作，這通過循環(huán)讀這個(gè)標(biāo)志實(shí)現(xiàn)。在硬件復(fù)位等待期間引腳17是低電平不能清除復(fù)位請(qǐng)求標(biāo)志，因?yàn)橥獠繌?fù)位信號(hào)將迫使復(fù)位請(qǐng)求標(biāo)志變成復(fù)位。進(jìn)入工作模式后CAN控制器的中斷可被使能。2.報(bào)文的發(fā)送報(bào)文的傳輸過程是主控制器將要發(fā)送的報(bào)文傳送到發(fā)送緩沖器，然后將命令寄存器里的發(fā)送請(qǐng)求標(biāo)志置位。發(fā)送過程可由SJA1000的中斷請(qǐng)求控制或通過查詢控制段的狀態(tài)標(biāo)志控制。本設(shè)計(jì)采用查詢控制的發(fā)送，CAN控制器的中斷在這類傳輸控制中被禁止。再將新報(bào)文放入發(fā)送緩沖器之前主控制器必須檢查狀態(tài)寄存器的“發(fā)送緩沖器狀態(tài)標(biāo)志（TBS）”。報(bào)文發(fā)送流程圖如圖24所示。發(fā)送緩沖器為釋放狀態(tài)？發(fā)送緩沖器為釋放狀態(tài)？帶傳送報(bào)文寫入發(fā)送緩沖器處理其他任務(wù)或在此等待請(qǐng)求傳送報(bào)文置發(fā)送請(qǐng)求標(biāo)志圖14報(bào)文發(fā)送流程圖4.2CAN總線的智能節(jié)點(diǎn)軟件調(diào)試任何系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中總會(huì)存在或大或小的錯(cuò)誤與缺陷，只有經(jīng)過調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并糾正錯(cuò)誤、彌補(bǔ)缺陷后，才能投入運(yùn)行。硬件正常是整個(gè)調(diào)試工作的基礎(chǔ)，在進(jìn)行軟件調(diào)試之前需要仔細(xì)檢查硬件連接，保證每一個(gè)連接都是正確的。在所有硬件連接中，主控制器與CAN控制器之間的連接尤為重要，它直接關(guān)系到CAN網(wǎng)絡(luò)通信的成敗。該模塊在設(shè)計(jì)過程中，使用到了Protel軟件,Proteus軟件和KeilC51軟件。其中Protel軟件主要用于硬件電路圖的繪制及PCB板的生成，KeilC51及Proteus軟件聯(lián)調(diào)用于單片機(jī)程序的編譯，調(diào)試及仿真。KeilC51開發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí)KeilC51開發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí)1.系統(tǒng)概述KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹KeilC51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。2.KeilC51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，如圖(1)所示，其中uVision與Ishell分別是C51forWindows和forDos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng)*仿真器標(biāo)配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。*仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。*仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。優(yōu)點(diǎn)KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。PROTEL簡(jiǎn)介：PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫著要求會(huì)使用PROTEL。早期的PROTEL主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用，運(yùn)行在DOS環(huán)境，對(duì)硬件的要求很低，在無硬盤286機(jī)的1M內(nèi)存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動(dòng)布線的布通率也低，而現(xiàn)今的PROTEL已發(fā)展到PROTEL99（網(wǎng)絡(luò)上可下載到它的測(cè)試板），是個(gè)龐大的EDA軟件，完全安裝有200多M，它工作在WINDOWS95環(huán)境下，是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100％布通率。在國內(nèi)PROTEL軟件較易買到，有關(guān)PROTEL軟件和使用說明的書也有很多，這為它的普及提供了基礎(chǔ)。軟件發(fā)展2005年年底，Protel軟件的原廠商Altium公司推出了Protel系列的最新高端版本AltiumDesigner6.0。AltiumDesigner6.0，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的一個(gè)新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級(jí)設(shè)計(jì)解決方案。AltiumDesigner是業(yè)界首例將設(shè)計(jì)流程、集成化PCB設(shè)計(jì)、可編程器件（如FPGA）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時(shí)進(jìn)行PCB和FPGA設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案，具有將設(shè)計(jì)方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。這款最新高端版本AltiumDesigner6.除了全面繼承包括99SE，Protel2004在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)以外，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能。AltiumDesigner6.0拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界限，全面集成了FPGA設(shè)計(jì)功能和SOPC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而允許工程師能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的FPGA與PCB設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起。軟件介紹首先在PCB部分，除了Protel2004中的多通道復(fù)制；實(shí)時(shí)的、阻抗控制布線功能；SitusTM自動(dòng)布線器等新功能以外，AltiumDesigner6.0還著重在：差分對(duì)布線，F(xiàn)PGA器件差分對(duì)管腳的動(dòng)態(tài)分配，PCB和FPGA之間的全面集成，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)引腳優(yōu)化和非凡的布線效果。還有PCB文件切片，PCB多個(gè)器件集體操作，在PCB文件中支持多國語言（中文、英文、德文、法文、日文）,任意字體和大小的漢字字符輸入，光標(biāo)跟隨在線信息顯示功能，光標(biāo)點(diǎn)可選器件列表，復(fù)雜BGA器件的多層自動(dòng)扇出，提供了對(duì)高密度封裝（如BGA）的交互布線功能,總線布線功能，器件精確移動(dòng)，快速鋪銅等功能。交互式編輯、出錯(cuò)查詢、布線和可視化功能，從而能更快地實(shí)現(xiàn)電路板布局,支持高速電路設(shè)計(jì)，具有成熟的布線后信號(hào)完整性分析工具.AltiumDesigner6.0對(duì)差分信號(hào)提供系統(tǒng)范圍內(nèi)的支持，可對(duì)高速內(nèi)連的差分信號(hào)對(duì)進(jìn)行充分定義、管理和交互式布線。支持包括對(duì)在FP