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硬件設(shè)計開題報告
硬件的功能是輸入并存儲程序和數(shù)據(jù)，以及執(zhí)行程序把數(shù)據(jù)加工成可以利用的形式。以下是小編為您整理的硬件設(shè)計開題報告相關(guān)資料，歡迎閱讀！
一、題目背景和意義
1.題目：單片機CAN總線系統(tǒng)的通信硬件設(shè)計
2.題目背景和意義：CAN是控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network）的縮寫，它是由德國Bosch公司為汽車應(yīng)用而開發(fā)的多主機局部網(wǎng)絡(luò)。主要應(yīng)用在汽車的監(jiān)測和控制方面。最初的開發(fā)只是為了解決汽車上數(shù)量眾多的電子設(shè)備之間的通信問題，減少電子設(shè)備之間繁多的信號線問題。于是設(shè)計了一個單一的網(wǎng)絡(luò)總線，使所有的外圍器件可以被掛接在該總線上。
現(xiàn)在它已經(jīng)成為了一種技術(shù)先進、可靠性高、功能完善、成本較低的網(wǎng)絡(luò)通信控制方式，CAN總線廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制、安防監(jiān)控、工程機械、醫(yī)療器械、樓宇自動化等領(lǐng)域。如今，CAN總線是唯一成為國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線，也是國際上應(yīng)用最廣泛的的現(xiàn)場總線之一。
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在國內(nèi)外的研究設(shè)計報告中，CAN總線突顯了它的可靠性、實時性、靈活性等優(yōu)點而被廣泛的應(yīng)用。CAN（Controller Area Network）總線是一種新型的現(xiàn)場總線，它繼承了現(xiàn)場總線的優(yōu)點，也突出了他的性能、可靠性、實時性和靈活性不凡的優(yōu)點。它的應(yīng)用范圍也擴大到了航空航天、工業(yè)控制、傳感器等多種領(lǐng)域。通過報文濾波，CAN總線可以避免專門的調(diào)度，便能實現(xiàn)點對點、單對多及全局廣播等多種方式的數(shù)據(jù)傳輸，大大減輕了系統(tǒng)軟件運行的負擔(dān)，它是一種有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。它的總線規(guī)范成為了唯一的國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線。
CAN總線具備以下主要優(yōu)點：
（1） 成本低廉。
�。�2） 數(shù)據(jù)傳輸速率高（最高可達1Mbit/s），數(shù)據(jù)傳輸距離遠(最遠可達10Km)。
�。�3） 采用無破壞性總線優(yōu)先級仲裁技術(shù)，仲裁的依據(jù)來自數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識符。
�。�4） 借助驗收濾波器的多地址幀傳遞、具有遠程數(shù)據(jù)請求功能
�。�5） 采用載波偵聽和CRC效驗技術(shù)，具有可靠的錯誤檢測和出錯處理功能。
�。�6） 發(fā)送的信息遭遇破壞后，可以自動重發(fā)，脫離總線的節(jié)點不影響總線的正常工作。
CAN總線目前在國內(nèi)采用RS-485系統(tǒng)的比較多。而目前流行的CAN總線硬件有兩個方案：一種是獨立的CAN控制器，另一種是片上帶有CAN的微控制器，如P87C591、LPC2294等。
三、主要內(nèi)容與待解決的問題
本設(shè)計采用DC+5V的電壓供電，運用AT89C52單片機、CAN總線控制器SJA1000、CAN總線收發(fā)器、采用DC/DC電源隔離模塊B0505D-1W 實現(xiàn)電源隔離。
實現(xiàn)兩板之間的數(shù)據(jù)傳輸，A開發(fā)板發(fā)送數(shù)據(jù)，B開發(fā)板接收數(shù)據(jù)。單片機定時檢測A開發(fā)板上的4個按鍵狀態(tài)，可以通過CAN總線把按鍵的狀態(tài)字發(fā)送給B開發(fā)板。
四、設(shè)計方法與實施方案
1、本系統(tǒng)主要分為七個部分構(gòu)成：微控制器89C52作為節(jié)點控制器，獨立CAN總線通信控制器SJA1000和高性能CAN總線收發(fā)器TJA1040芯片、DC/DC電源隔離模塊、高速光電耦合器6N137、串口芯片MAX232電路、按鍵及LED燈顯示電路。
2、本系統(tǒng)是通過AT89C52單片機控制SJA1000的方式，對SJA1000的控制通過訪問它的內(nèi)部寄存器來實現(xiàn)。對其操作時，可以通過片選選中SJA1000，對SJA1000的內(nèi)部寄存器地址進行讀取和寫入控制。SJA1000的AD0～AD7連接到89C52的P0口，其CS引腳對應(yīng)89C52的P2.7口，當(dāng)其為低電平，單片機選中SJA1000。SJA1000的RD、WR、ALE分別與89C52的對應(yīng)引腳相連。SJA1000的INT引腳接89C52的INT0,單片機可以通過中斷方式問SJA1000。
把SJA1000的TX0和RX0引腳通過高速光耦6N137與TJA1040的引腳TXD和RXD相連，從而實現(xiàn)總線上各CAN節(jié)點間的電氣隔離，增強了CAN總線的抗干擾能力。
在TJA1040的CANH和CANL引腳之間各通過一個5Ω的電阻與CAN總線相連接。電阻起到一定的限流作用。CANH和CANL與地之間各并聯(lián)30pF電容起到濾除總線上的高頻干擾作用。
用串口芯片MAX232實現(xiàn)CAN總線轉(zhuǎn)232串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。
通過按鍵及LED燈顯示電路用于向CAN總線上發(fā)送不同的數(shù)據(jù)，以及顯示接受到的數(shù)據(jù)狀態(tài)。
五、進度計劃
六、參考資料
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