《單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》課件第9章

第九章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)9.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程與方法

9.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

9.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程與方法

9.1.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求

(1)較高的可靠性。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了要滿足一定的使用功能外，還應(yīng)具有較高的可靠性。一般情況下，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)都是自動(dòng)完成外部控制系統(tǒng)信號(hào)的采集和控制輸出的。一旦系統(tǒng)的可靠性出現(xiàn)問(wèn)題，必將造成整個(gè)控制系統(tǒng)的混亂和失控，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。因此，可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。

(2)便于操作維護(hù)。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)的操作和維護(hù)，盡量降低對(duì)操作人員的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)的要求，以便于系統(tǒng)的推廣使用。系統(tǒng)的控制開(kāi)關(guān)不能太多，不能太復(fù)雜，操作順序應(yīng)簡(jiǎn)單明了，參數(shù)的輸入和輸出應(yīng)采用十進(jìn)制，功能符號(hào)要簡(jiǎn)明直觀，結(jié)構(gòu)要規(guī)范化、模塊化。

(3)較高的性能價(jià)格比。為了提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，必須提高系統(tǒng)的功能指標(biāo)，降低產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本，采用硬件軟化技術(shù)提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比。9.1.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法

1．確定任務(wù)

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)必須以市場(chǎng)需求為前提，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，首先要進(jìn)行廣泛的市場(chǎng)調(diào)查，了解系統(tǒng)的市場(chǎng)應(yīng)用概況，分析系統(tǒng)當(dāng)前存在的問(wèn)題，研究系統(tǒng)的市場(chǎng)前景，確定系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的目的和目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，再對(duì)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行規(guī)劃，包括應(yīng)該采集的信號(hào)的種類、數(shù)量、范圍，輸出信號(hào)的匹配和轉(zhuǎn)換，控制算法的選擇，技術(shù)指標(biāo)的確定等。

2．總體設(shè)計(jì)

確定了研制任務(wù)后，根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)提出的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)，擬定出性價(jià)比最高的一套方案，然后就可以進(jìn)行系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)?？傮w方案設(shè)計(jì)中一個(gè)重要問(wèn)題是單片機(jī)的選型，在單片機(jī)選型中，主要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

(1)性能特點(diǎn)適合所要完成的任務(wù)，避免過(guò)多的功能閑置;

(2)性能價(jià)格比高，以提高整個(gè)系統(tǒng)的性能價(jià)格比;

(3)結(jié)構(gòu)原理熟悉，以縮短開(kāi)發(fā)周期;

(4)采購(gòu)方便且穩(wěn)定，有利于批量生產(chǎn)和系統(tǒng)的維護(hù)。

3．可行性分析

當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案確定后，可行性分析是十分必要的。主要的方法就是到市場(chǎng)上進(jìn)行調(diào)研，比較國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品與要開(kāi)發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，只有比市場(chǎng)上的同類產(chǎn)品有競(jìng)爭(zhēng)力的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)才有開(kāi)發(fā)的價(jià)值與必要。另外，還要同時(shí)分析該單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)手段是否可行。只有確定了產(chǎn)品的可行性后，方能進(jìn)入下一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

4．硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)就是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，主要根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案的要求，選擇好適合的單片機(jī)的型號(hào)后再確定系統(tǒng)中所要使用的元器件的型號(hào)和參數(shù)，最終畫出產(chǎn)品的電原理圖。根據(jù)電路圖進(jìn)行必要的電路實(shí)驗(yàn)后完成工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電路板制作和樣機(jī)的組裝。

單片機(jī)系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)包括以下幾方面。

(1)單片機(jī)電路設(shè)計(jì)：主要完成時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、供電電路、I/O接口電路的設(shè)計(jì)。

(2)擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)：主要完成程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、I/O接口電路的設(shè)計(jì)。

(3)輸入/輸出通道設(shè)計(jì)：主要完成傳感器電路、放大電路、多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、開(kāi)關(guān)量接口電路、驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。

(4)控制面板設(shè)計(jì)：主要完成按鍵、開(kāi)關(guān)、顯示器、報(bào)警電路等相關(guān)電路的設(shè)計(jì)。

5．軟件設(shè)計(jì)

1)軟件設(shè)計(jì)方法

在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程中，軟件設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，也是難度較大的部分。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括兩大部分：用于管理單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作的監(jiān)控程序和用于執(zhí)行具體任務(wù)的功能程序。為了適應(yīng)各種系統(tǒng)應(yīng)用的需要，許多單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的監(jiān)控軟件功能相當(dāng)強(qiáng)，并附有豐富的實(shí)用子程序，可供用戶直接調(diào)用，例如鍵盤管理程序、顯示程序等。對(duì)于管理單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作的監(jiān)控程序來(lái)說(shuō)，應(yīng)盡可能地利用現(xiàn)成的運(yùn)行可靠的微機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控程序。因此，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件邏輯和確定應(yīng)用系統(tǒng)的操作方式時(shí)，就應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。這樣會(huì)大大減少軟件設(shè)計(jì)的工作量，也提高了軟件編程效率。對(duì)于執(zhí)行具體任務(wù)的功能程序來(lái)說(shuō)，要根據(jù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的具體執(zhí)行任務(wù)的功能要求來(lái)編寫程序，例如外部數(shù)據(jù)采集、控制算法的實(shí)現(xiàn)、外設(shè)驅(qū)動(dòng)、故障處理及報(bào)警程序等等。為了提高軟件開(kāi)發(fā)效率以及縮短開(kāi)發(fā)周期，并使得軟件設(shè)計(jì)規(guī)范化和提高軟件復(fù)用性，在進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)時(shí)盡可能采用模塊化結(jié)構(gòu)，即按照層次化思想對(duì)軟件從上到下逐層細(xì)化，劃分為功能獨(dú)立、結(jié)構(gòu)合理、大小適當(dāng)?shù)墓δ苣K。在進(jìn)行功能模塊設(shè)計(jì)時(shí)，要達(dá)到功能單一、接口明確、模塊間通信簡(jiǎn)單的目標(biāo)。最后再把各模塊程序連接好進(jìn)行整體調(diào)試。

2)軟件抗干擾方法

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到外界環(huán)境的干擾，造成程序在運(yùn)行過(guò)程中突然跑飛失控或陷入死循環(huán)。盡管在硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中采取了一定的抗干擾措施，但仍不能完全消除這些干擾，必須同時(shí)從軟件方面也同樣采取適當(dāng)措施，才能取得良好的抗干擾效果。軟件方面的抗干擾措施通常有以下幾種。

(1)采用數(shù)字濾波方法解決數(shù)據(jù)采集誤差問(wèn)題，常用方法有算術(shù)平均法、比較取舍法、中值法、一階遞推數(shù)字濾波法等。

(2)防止程序“跑飛”失控或進(jìn)入死循環(huán)。系統(tǒng)受到干擾導(dǎo)致PC值改變后，PC值不是指向指令的首字節(jié)地址，而可能指向指令中的中間字節(jié)單元即操作數(shù)，將操作數(shù)作為指令碼執(zhí)行；或使PC值超出程序區(qū)，將非程序區(qū)的隨機(jī)數(shù)作為指令碼運(yùn)行，從而使程序失控“跑飛”，或由于偶然巧合進(jìn)入死循環(huán)。這里所說(shuō)的死循環(huán)并非程序編制中出現(xiàn)的死循環(huán)錯(cuò)誤，而是指正常運(yùn)行時(shí)程序正確，只是因干擾而產(chǎn)生的死循環(huán)，解決的方法有設(shè)置軟件陷阱、設(shè)置“看門狗”等。9.1.3單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試

1．硬件調(diào)試

1)常見(jiàn)硬件故障

常見(jiàn)的硬件故障如下。

(1)工藝性錯(cuò)誤。

(2)元器件失效。

(3)可靠性差。

(4)電源故障。

2)硬件調(diào)試方法

硬件調(diào)試方法包括脫機(jī)單板調(diào)試和整機(jī)調(diào)試。

(1)脫機(jī)單板調(diào)試。在完成印制板的單板裝配之后，利用穩(wěn)壓源、萬(wàn)用表等簡(jiǎn)單工具檢查電路的正確性，進(jìn)行簡(jiǎn)單的單板調(diào)試。首先采用目測(cè)方法根據(jù)電原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查樣機(jī)線路的正確性，并核對(duì)元器件型號(hào)、規(guī)格、參數(shù)是否與裝配圖一致，檢查印制板裝配是否符合要求，集成電路是否插裝正確。

(2)整機(jī)調(diào)試。在排除了短路、開(kāi)路、錯(cuò)誤布線及電位不正常等明顯錯(cuò)誤后，焊接好芯片，上電開(kāi)通運(yùn)行該系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)行系統(tǒng)的功能執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)器、I/O接口的指令，利用示波器等設(shè)備觀察波形，發(fā)現(xiàn)和排除錯(cuò)誤。

2．軟件調(diào)試

軟件調(diào)試分為脫機(jī)調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。分別對(duì)各單元模塊進(jìn)行重要的模塊程序調(diào)試，檢查入口條件和出口條件，排除各模塊錯(cuò)誤，保證各模塊正確無(wú)誤，然后把各模塊組裝成完整程序。

利用仿真器進(jìn)行整機(jī)組合調(diào)試，可采用單步運(yùn)行來(lái)檢查程序編寫的正確性，但對(duì)于定時(shí)器、中斷和通信方面的問(wèn)題不能在這里完成調(diào)試功能，只能在單步運(yùn)行無(wú)誤后，再采用連續(xù)全速運(yùn)行方法進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，觀察程序運(yùn)行的穩(wěn)定性、系統(tǒng)與實(shí)際需要的符合程度及用戶操作的方便性。如不符合系統(tǒng)功能的要求，再進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在軟件調(diào)試的過(guò)程中，要不斷調(diào)整、修改單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)，直到軟硬件正確為止。一旦聯(lián)機(jī)調(diào)試運(yùn)行正常，將軟件固化到EPROM中，脫機(jī)運(yùn)行，并到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)投入批量生產(chǎn)，聯(lián)機(jī)運(yùn)行來(lái)檢驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，直到完全滿足要求，系統(tǒng)才算設(shè)計(jì)成功，才能將產(chǎn)品投入市場(chǎng)使用。

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及一般步驟如圖9-1所示。圖9-1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)一般步驟9.1.4提高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可靠性的常用方法

1．電源干擾及其抑制

1)交流電源干擾及其抑制

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中大都使用220?V、50?Hz的交流電源供電。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，生產(chǎn)負(fù)荷的經(jīng)常變化，大型用電設(shè)備的啟動(dòng)、停止，往往都能造成電源電壓的波動(dòng)，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生尖峰脈沖。這種高能尖峰脈沖的幅度在50～4000?V之間,持續(xù)時(shí)間為幾個(gè)毫微秒。它對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的影響最大，能使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的程序“跑飛”或使系統(tǒng)造成“死機(jī)”。因此，一方面要使系統(tǒng)盡量遠(yuǎn)離這些干擾源，另一方面要采用干擾抑制器(簡(jiǎn)稱濾波器)。這種干擾抑制器是按照頻譜均衡原理設(shè)計(jì)的一種無(wú)源四端網(wǎng)絡(luò)，連接如圖9-2所示。圖9-2干擾抑制器的連接

2)直流電源抗干擾措施

(1)采用集成穩(wěn)壓塊單獨(dú)供電。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中往往需要幾種不同電壓等級(jí)的直流電源。這時(shí)，可以采用相應(yīng)的集成穩(wěn)壓塊，如7805、7905、7812、7912、7824等。由于每個(gè)穩(wěn)壓塊單獨(dú)對(duì)電壓過(guò)載進(jìn)行保護(hù)，因此不會(huì)因某個(gè)模塊出現(xiàn)故障而使整個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)遭到破壞，而且也減少了公共阻抗的互相耦合，從而使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中供電系統(tǒng)的可靠性大大提高。

(2)采用直流開(kāi)關(guān)電源。直流開(kāi)關(guān)電源是一種脈寬調(diào)制型電源，具有體積小、重量輕、效率高、電網(wǎng)電壓范圍寬、變化時(shí)不易輸出過(guò)電壓和欠電壓的優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。這種電源一般都有幾個(gè)獨(dú)立的電壓輸出，如?±5?V、±12?V、±24?V等，電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍可達(dá)?-220?V的?+10%至?-20%。直流開(kāi)關(guān)電源具有較好的初次邊隔離作用。

(3)采用DC-DC變換器。如果單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的供電電網(wǎng)波動(dòng)較大或者精度要求高，可以采用DC-DC變換器。DC-DC變換器的特點(diǎn)是輸出電壓范圍大、輸出電壓穩(wěn)定且可調(diào)整、效率高、體積小、有多種封裝形式。近年來(lái)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。

(4)采用EMI吸收磁珠/磁環(huán)。EMI吸收磁珠/磁環(huán)是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的專用于抑制信號(hào)線、電源線上的噪聲和尖峰干擾的器件，它同時(shí)具有吸收靜電脈沖的能力，可使電子設(shè)備達(dá)到電磁兼容和靜電放電的相應(yīng)國(guó)際要求。EMI吸收磁珠/磁環(huán)的吸收干擾能力是用其阻抗特性來(lái)表征的。它的阻抗特性在低頻段呈現(xiàn)非常低的感性阻抗值，不影響數(shù)據(jù)線或信號(hào)線上有用信號(hào)的傳輸。在高頻段約在10?MHz左右，開(kāi)始阻抗最大，將高頻段EMI干擾能量以熱能形式耗散吸收。通常用兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)頻率25?MHz和100?MHz處電阻值來(lái)標(biāo)定EMI吸收磁珠/磁環(huán)的吸收特性。EMI吸收磁珠/磁環(huán)的有效電阻值相對(duì)源和負(fù)載阻抗越大，吸收干擾作用越大。EMI吸收磁珠/磁環(huán)安裝位置原則上應(yīng)靠近有干擾輻射單元一端，但是具體最佳位置應(yīng)以實(shí)驗(yàn)效果而定。

2．電線干擾及其抑制

在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，接地是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。接地問(wèn)題處理的正確與否將直接影響系統(tǒng)的正常工作。

1)一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的應(yīng)用

在低頻電路中，布線和元件間的寄生電感影響不大，因而常采用一點(diǎn)接地，以減少地線造成的地環(huán)路。在高頻電路中，布線和元件間的寄生電感及分布電容將造成各接地線間的耦合，影響比較突出，此時(shí)應(yīng)采用多點(diǎn)接地。

通常，頻率小于1?MHz時(shí)，采用一點(diǎn)接地；頻率高于10?MHz時(shí)，采用多點(diǎn)接地；頻率處于1～10?MHz時(shí)，若采用一點(diǎn)接地，其地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)波長(zhǎng)的二十分之一；否則，應(yīng)采用多點(diǎn)接地。

2)數(shù)字地與模擬地的連接原則

數(shù)字地是指TTL或CMOS芯片、I/O接口電路芯片、CPU芯片等數(shù)字邏輯電路的地端，以及A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字地。模擬地是指放大器、采用保持器和A/D、D/A中模擬信號(hào)的接地端。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)字地和模擬地應(yīng)分別接地。即使是一個(gè)芯片上有兩種地也要分開(kāi)接地，然后在一點(diǎn)處把兩種地分別連接起來(lái)，否則，數(shù)字回路通過(guò)模擬電路的地線再返回到數(shù)字電源，將會(huì)對(duì)模擬信號(hào)產(chǎn)生影響。

3)印刷電路板的地線分布原則

(1)?TTL、CMOS器件的地線要呈輻射網(wǎng)狀，避免環(huán)形；

(2)板上地線要依通過(guò)的電流大小決定其寬度，最好不小于3?mm，在可能的情況下，地線盡量加寬；

(3)旁路電容的地線不要太長(zhǎng)；

(4)功率地通過(guò)電流信號(hào)較大，地線應(yīng)較寬，必須與小信號(hào)地分開(kāi)。

4)屏蔽雙絞線的接地

當(dāng)采用屏蔽雙絞線傳送信號(hào)時(shí)，應(yīng)將屏蔽體與工作地連在一起，并應(yīng)注意只能在一個(gè)點(diǎn)接地，否則屏蔽體兩端就會(huì)形成回路，在屏蔽體上產(chǎn)生較大的噪聲。

5)接地系統(tǒng)

在一個(gè)完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，存在著三種類型的地：

(1)低電平電路地線，如數(shù)字地、模擬地等；

(2)電機(jī)、繼電器、電磁開(kāi)關(guān)等強(qiáng)電設(shè)備的地(亦可稱為噪聲地)；

(3)機(jī)殼、控制柜(亦可稱為金屬件地)。

若設(shè)備使用交流電源，則電源地應(yīng)與金屬件地相連。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)連接時(shí)，應(yīng)把這三種地線一點(diǎn)接地。

9.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

9.2.1交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1．硬件設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)上述功能，該系統(tǒng)的核心元件采用單片機(jī)AT89C52。該單片機(jī)是低電壓、高性能的CMOS8位微處理器，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。AT89C52將多功能8位CPU和Flash存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的設(shè)計(jì)方案。交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)采用控制交通信號(hào)燈和數(shù)碼管的時(shí)間顯示，并采用外部中斷來(lái)控制緊急情況，系統(tǒng)的硬件電路不是很復(fù)雜，關(guān)鍵在于軟件的設(shè)計(jì)。交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)如圖9-3所示。圖9-3交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)

2．軟件設(shè)計(jì)

交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的程序編寫語(yǔ)言為匯編語(yǔ)言。編寫程序的原則是：

(1)滿足設(shè)計(jì)的要求；

(2)盡量采用最好、最有效的算法；

(3)編寫時(shí)應(yīng)盡量用最簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言。

編寫好源程序后，采用keil軟件對(duì)其進(jìn)行編譯，使其生成單片機(jī)可以識(shí)別的.hex文件，再把此文件燒寫入單片機(jī)89C52中即可。

程序如下：9.2.2基于CANBUS的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)一般采用集中控制，在分區(qū)滅火控制中往往需要接上百臺(tái)火災(zāi)報(bào)警控制器，如果主控制器與分區(qū)滅火控制器的系統(tǒng)連接距離超過(guò)了串行口RS485通信所能承受的距離，就會(huì)發(fā)生通信中斷、數(shù)據(jù)傳送出錯(cuò)等問(wèn)題。以往我們采用RS485通信是應(yīng)用到通信距離不超過(guò)1000?m的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)中，一旦超出這個(gè)上限就無(wú)法正常工作。RS485通信的特點(diǎn)是：

(1)主從結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上只能有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，其余均為從節(jié)點(diǎn)，無(wú)法構(gòu)成多主結(jié)構(gòu)或冗余結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，因而對(duì)主節(jié)點(diǎn)的可靠性要求較高，否則一旦主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)將處于癱瘓狀態(tài)；

(2)由于RS485數(shù)據(jù)通信的方式為命令響應(yīng)型，從節(jié)點(diǎn)無(wú)法主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣使得網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸效率降低，使主節(jié)點(diǎn)控制器非常繁忙，同時(shí)下端出現(xiàn)異常時(shí)，數(shù)據(jù)不能立即上傳，必須等待主節(jié)點(diǎn)的命令。

分析RS485串行口通信特點(diǎn)后，我們采用無(wú)主從區(qū)別、多主工作方式的CANBUS通信來(lái)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)的通信接口功能(如圖9-4所示)，徹底解決了在消防產(chǎn)品中所采用的RS485串行通信長(zhǎng)久以來(lái)一直困擾人們的從節(jié)點(diǎn)無(wú)法主動(dòng)地與其他節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)、通信距離短、節(jié)點(diǎn)數(shù)量少等問(wèn)題。利用CANBUS技術(shù)可解決消防產(chǎn)品中的集中管理要求及長(zhǎng)距離通信的可靠性。CANBUS總線通信方式為兩線制，這樣可以方便系統(tǒng)的配線，減少信號(hào)之間的電磁干擾。圖9-4CANBUS總線構(gòu)成的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

2．具有CANBUS接口的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)中的CANBUS通信口硬件電路設(shè)計(jì)如圖9-5所示。圖9-5CAN總線節(jié)點(diǎn)電路原理圖圖9-5中的SJA1000就是CANBUS控制器，專門用來(lái)管理CANBUS通信。SJA1000是PHILIPS公司早期CAN控制器PCA82C200的替代品，功能比PCA82C200更強(qiáng)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)完全兼容PCA82C200及其工作模式；

(2)具有擴(kuò)展的接收緩沖器，64字節(jié)的FIFO結(jié)構(gòu)；

(3)支持CAN2.0B；

(4)支持11位和29位識(shí)別碼；

(5)位速率可達(dá)1?Mbit/s；