硬件設計開題報告

時間：2024-08-09 16:23:02 開題報告我要投稿

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硬件設計開題報告

　　硬件的功能是輸入并存儲程序和數據，以及執行程序把數據加工成可以利用的形式。以下是小編為您整理的硬件設計開題報告相關資料，歡迎閱讀！

硬件設計開題報告

　　一、題目背景和意義

　　1.題目：單片機CAN總線系統的通信硬件設計

　　2.題目背景和意義：CAN是控制器局域網（Controller Area Network）的縮寫，它是由德國Bosch公司為汽車應用而開發的多主機局部網絡。主要應用在汽車的監測和控制方面。最初的開發只是為了解決汽車上數量眾多的電子設備之間的通信問題，減少電子設備之間繁多的信號線問題。于是設計了一個單一的網絡總線，使所有的外圍器件可以被掛接在該總線上。

　　現在它已經成為了一種技術先進、可靠性高、功能完善、成本較低的網絡通信控制方式，CAN總線廣泛應用于汽車工業、航空工業、工業控制、安防監控、工程機械、醫療器械、樓宇自動化等領域。如今，CAN總線是唯一成為國際標準的現場總線，也是國際上應用最廣泛的的現場總線之一。

　　二、國內外研究現狀

　　在國內外的研究設計報告中，CAN總線突顯了它的可靠性、實時性、靈活性等優點而被廣泛的應用。CAN（Controller Area Network）總線是一種新型的現場總線，它繼承了現場總線的優點，也突出了他的性能、可靠性、實時性和靈活性不凡的優點。它的應用范圍也擴大到了航空航天、工業控制、傳感器等多種領域。通過報文濾波，CAN總線可以避免專門的調度，便能實現點對點、單對多及全局廣播等多種方式的數據傳輸，大大減輕了系統軟件運行的負擔，它是一種有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網絡。它的總線規范成為了唯一的國際標準的現場總線。

　　CAN總線具備以下主要優點：

　　（1）成本低廉。

　　（2）數據傳輸速率高（最高可達1Mbit/s），數據傳輸距離遠(最遠可達10Km)。

　　（3）采用無破壞性總線優先級仲裁技術，仲裁的依據來自數據塊的標識符。

　　（4）借助驗收濾波器的多地址幀傳遞、具有遠程數據請求功能

　　（5）采用載波偵聽和CRC效驗技術，具有可靠的錯誤檢測和出錯處理功能。

　　（6）發送的信息遭遇破壞后，可以自動重發，脫離總線的節點不影響總線的正常工作。

　　CAN總線目前在國內采用RS-485系統的比較多。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、主要內容與待解決的問題

　　本設計采用DC+5V的電壓供電，運用AT89C52單片機、CAN總線控制器SJA1000、CAN總線收發器、采用DC/DC電源隔離模塊B0505D-1W 實現電源隔離。

　　實現兩板之間的數據傳輸，A開發板發送數據，B開發板接收數據。單片機定時檢測A開發板上的4個按鍵狀態，可以通過CAN總線把按鍵的狀態字發送給B開發板。

　　四、設計方法與實施方案

　　1、本系統主要分為七個部分構成：微控制器89C52作為節點控制器，獨立CAN總線通信控制器SJA1000和高性能CAN總線收發器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部寄存器來實現。對其操作時，可以通過片選選中SJA1000，對SJA1000的內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89C52的P2.7口，當其為低電平，單片機選中SJA1000。SJA1000的RD、WR、ALE分別與89C52的對應引腳相連。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，從而實現總線上各CAN節點間的電氣隔離，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CAN總線轉232串口數據轉換功能。

　　通過按鍵及LED燈顯示電路用于向CAN總線上發送不同的數據，以及顯示接受到的數據狀態。

　　五、進度計劃

　　六、參考資料

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