CAN总线收发节点设计

CAN总线收发节点设计

写在前面

这是微机接口的一个项目作业。
这段时间一直在宿舍隔离,没办法进行焊接和测试,但原理和代码已经在学习板子上经过验证。

设计目标

CAN在工业现场大量应用,尤其是汽车工业,设计一种CAN总线收发节点,该节点自身带8路模拟信号采集,采集结果通过CAN总线发送到上位机并显示。

技术要求

(1)系统以51单片机为控制器,和具有CAN接口的器件能通信;

(2)CAN控制器用SJA1000,总线收发器用PCA82C250;

(3)节点带8路模拟信号采集,信号范围0-5V;

(4)用USB转CAN模块,通过USB口接收CAN节点发送的数据,验证结果是否正确。

提交材料

(1)提交纸质版设计报告1份(包括测量原理、主要电路设计、主要器件选型、程序设计原理、关键程序设计举例等);

(2)电子版设计报告、系统电气原理图、完整的程序代码

(3)提交实物1套,能现场演示(所需的can调试助手 can总线分析仪可以找我);

(4)该题目4人完成(1人负责硬件设计、1人负责单片机软件设计、1人负责调试、1人负责设计报告的整理编辑以及答辩PPT制作),在设计报告上写清楚每人所承担的工作。

项目实现

设计成果展示

实物展示

《CAN总线收发节点设计》

原理图设计

《CAN总线收发节点设计》

PCB设计

《CAN总线收发节点设计》
《CAN总线收发节点设计》

上位机效果

《CAN总线收发节点设计》
《CAN总线收发节点设计》

测量原理

ADC数模转换原理,这里采用PCF8591AD采样芯片,测量原理如下:

《CAN总线收发节点设计》

通过引脚AIN0、AIN1、AIN2、AIN3输入的模拟信号(电压),经过模拟信号多路复用器、采样与保持、比较器,把处理后的数据放入ADC数据寄存器中,通过I2C总线接口传递给51主控芯片。

主要电路设计

供电与程序烧录电路

《CAN总线收发节点设计》

考虑到板子尺寸的限制以及器件的选型,这里采用UCB转串口芯片CH340,在USB供电的同时,又可通过串口进行程序的烧录,一路双用。

VCC直接作为5V电源输入,在串口芯片那边有一个保险丝12V/1000mA的保险丝进行保护,并通过电容进行滤波与稳压,来防止热插拔效应的干扰。

拨动电源开关,可看到电源指示灯亮起。

51主控芯片附近电路

《CAN总线收发节点设计》

主控芯片选取的是STC90C51RD+,国产51MCU芯片,简单易学,入门容易。工作电压:5.5V-3.4V,工作温度范围:-40-+85°C,工作频率范围:0-40MHz,用户应用程序空间4K,片上集成1280字节RAM,32个通用I/O口,4个外部中断。基本可以满足项目要求,实现对应的功能。

复位电路

《CAN总线收发节点设计》

采用阻容复位电路,电容C7是10μF,电阻R7是10K。

晶振电路

《CAN总线收发节点设计》

使用外部晶振12MHz,此时电容选取47pF。

AD采样电路

《CAN总线收发节点设计》

采用PCF8591这款芯片,该芯片具有4路模拟输入通道,8位AD采样精度,以及一个DA输出。

电路部分,使用两个电位器作为采样目标,通过改变电位器阻值来改变采样的数值,并通过开关来切换AD采样的通道。

把采集到的数据存放至8位的数据寄存器中,通过I2C总线传输到51主控芯片中。

利用该芯片的一个DA输出通道,可以连接一个LED的灯,转动电位器,可以观察灯的的亮度发生细微的变化,更加的直观。

数码管驱动电路

《CAN总线收发节点设计》

为了便于调试,这里使用8位共阴数码管进行实时显示,数码管驱动芯片选择74HC573,作为最常见的锁存芯片,在这里一个作为位锁存,一个作为段锁存。

数码管这里采用的是共阴数码管,两个4位的数码管,合成一个8位的数码管。

CAN总线通讯电路

《CAN总线收发节点设计》

根据实际的项目需求,CAN总线电路采用SJA1000作为CAN控制器,PCA82C250作为CAN总线收发器。

但因单独购买芯片没有相关渠道,转而选择集成化的CAN通讯模块。

主要器件选型

器件选型方面本着有现成的就使用现成的、能简单实现的功能就不做的复杂的原则。器件选型上可以分为两类:芯片类,其他电子器件类。

芯片类

51主控芯片STC90C516RD+

USB转串口芯片CH340G

AD采样芯片PCF8591

锁存器芯片74HC573

CAN通讯模块

其他器件

开关

按键

四位共阴数码管

晶振

供电USB接口

电阻、电容、二极管、LED

程序设计原理

程序框架

《CAN总线收发节点设计》

整个程序框架包含了:main.c、display.c、i2c.c、uart.c、delay.c。

《CAN总线收发节点设计》

主函数模块main.c,延时函数模块delay.c、数码管驱动函数模块display.c、i2c驱动函数模块i2c.c、串口通讯函数模块uart.c。相关函数都用.h文件进行封装,提供相关的接口,供主函数调用。

主函数模块main.c
/*
    Date:2022.03.22
    Author:
    Target:主函数
*/
#include <reg52.h>                
#include "i2c.h"
#include "delay.h"
#include "display.h"
#include <uart.h>


#define AddWr 0x90   //写数据地址 
#define AddRd 0x91   //读数据地址

extern bit ack;
bit ReadADFlag;

unsigned char VoltData[5]; //存储电压的全局变量,用于串口通讯

unsigned char numback(unsigned char s);
unsigned char ReadADC(unsigned char Chl);
bit WriteDAC(unsigned char dat);
/*------------------------------------------------
              主程序
------------------------------------------------*/
main()
{
 unsigned char num=0,num0=0,num1=0,num2=0,num3=0,i;
 Init_Timer0();
 DelayMs(20);
	
 InitUART();

while (1)         //主循环
  {
 if(ReadADFlag)
  {
  ReadADFlag=0; 
//连续读5次,输入通道后多读几次,取最后一次值,以便读出稳定值
 for(i=0;i<5;i++)
    num0=ReadADC(0);
  num0=num0*5*10/256;// x10表示把实际值扩大10,如4.5 变成 45 方便做下一步处理 x5 表示基准电压5V 
  TempData[0]=dofly_DuanMa[num0/10]|0x80;  
  TempData[1]=dofly_DuanMa[num0%10];
	  
 for(i=0;i<5;i++)
   num1=ReadADC(1);
 num1=num1*5*10/256;   // x10表示把实际值扩大10,如4.5 变成 45 方便做下一步处理
 TempData[2]=dofly_DuanMa[num1/10]|0x80;    
 TempData[3]=dofly_DuanMa[num1%10];

 for(i=0;i<5;i++)
    num2=ReadADC(2);
 num2=num2*5*10/256;   // x10表示把实际值扩大10,如4.5 变成 45 方便做下一步处理
 TempData[4]=dofly_DuanMa[num2/10]|0x80;    
 TempData[5]=dofly_DuanMa[num2%10];

 for(i=0;i<5;i++)
     num=ReadADC(3);
 num3=num3*5*10/256;   // x10表示把实际值扩大10,如4.5 变成 45 方便做下一步处理
 TempData[6]=dofly_DuanMa[num3/10]|0x80;    
 TempData[7]=dofly_DuanMa[num3%10];
 //主循环中添加其他需要一直工作的程序
 
 VoltData[0]=num0;
 VoltData[1]=num1;
 VoltData[2]=num2;
 VoltData[3]=num3;
 VoltData[4]=0xff;
 
 SendStr1(VoltData);
	DelayMs(240);//延时循环发送
    DelayMs(240);
   }
 /*
   SendStr1(VoltData);
	DelayMs(240);//延时循环发送
    DelayMs(240);
 */
  }
}
/*------------------------------------------------
             读AD转值程序
输入参数 Chl 表示需要转换的通道,范围从0-3
返回值范围0-255
------------------------------------------------*/
unsigned char ReadADC(unsigned char Chl)
 {
  unsigned char Val;
   Start_I2c();               //启动总线
   SendByte(AddWr);             //发送器件地址
     if(ack==0)return(0);
   SendByte(Chl);            //发送器件子地址
     if(ack==0)return(0);
   Start_I2c();
   SendByte(AddRd);
      if(ack==0)return(0);
   Val=RcvByte();
   NoAck_I2c();                 //发送非应位
   Stop_I2c();                  //结束总线
  return(Val);
 }
/*------------------------------------------------
               写入DA转换数值
输入参数:dat 表示需要转换的DA数值,范围是0-255
------------------------------------------------*/
/*bit WriteDAC(unsigned char dat)
{
   Start_I2c();               //启动总线
   SendByte(AddWr);             //发送器件地址
     if(ack==0)return(0);
   SendByte(0x40);            //发送器件子地址
     if(ack==0)return(0);
   SendByte(dat);             //发送数据
     if(ack==0)return(0);
   Stop_I2c();  
}*/


```c



##### 延时函数模块delay.c

```c
/*
	Date:2022.03.22
	Author:
	Target:提供延时
*/

#include<delay.h>

//uS延时函数,输入参数t,无返回值,延时时间=t*2+5 uS
void DelayUs2x(unsigned int t)
{
	while(--t);
}

//mS延时函数,输入参数t,无返回值,延时时间1mS
void DelayMs(unsigned int t)
{
	while(t--)
	{
		DelayUs2x(245);
		DelayUs2x(245);
	}
}	

#ifndef _DELAY_H_
#define _DELAY_H_
void DelayUs2x(unsigned int t);
void DelayMs(unsigned int t);
#endif
数码管驱动函数模块display.c
/*
    Date:2022.03.22
    Author:
    Target:数码管驱动
*/

#include<display.h>
#include<delay.h>

#define DataPort P0 //定义数据端口 程序中遇到DataPort 则用P0 替换
//sbit LATCH1 = P2^0;//定义锁存使能端口 段锁存
//sbit LATCH2 = P2^3;//                 位锁存
extern bit ReadADFlag;//extern声明,不是定义,外部变量
unsigned char code dofly_DuanMa[10] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};// 显示段码值0~9
unsigned char code dofly_WeiMa[] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//分别对应相应的数码管点亮,即位码
unsigned char TempData[8]; //存储显示值的全局变量

/*
显示函数,动态扫描数码管,
参数FirstBit 表示需要显示的是第一位,比如0就是从第一个数码管显示,2就是从第三个数码管显示,
参数Num表示要显示的位数,也就是几个数码管显示,如要显示两位数,就应该输入2
*/
void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num)
{
    static unsigned char i = 0;

    DataPort=0;   //清空数据,防止有交替重影
    LATCH1=1;     //段锁存
    LATCH1=0;

    DataPort=dofly_WeiMa[i+FirstBit]; //取位码 
    LATCH2=1;     //位锁存
    LATCH2=0;

    DataPort=TempData[i]; //取显示数据,段码
    LATCH1=1;     //段锁存
    LATCH1=0;

    i++;
    if(i==Num)
        i=0;
}

/*  定时器初始化  */
void Init_Timer0(void)
{
    TMOD |= 0x01;	  //使用模式1,16位定时器,使用"|"符号可以在使用多个定时器时不受影响
    EA=1;            //总中断打开
    ET0=1;           //定时器中断打开
    TR0=1;           //定时器开关打开
}

/*  定时器中断子程序    */
void Init_Timer0_isr(void) interrupt 1
{
    static unsigned int num;
    TH0=(65536-2000)/256;		  //重新赋值 高位 低位
    TL0=(65536-2000)%256;         //可以理解成,提前减去2000,就是2ms倒计时

    Display(0,8);       // 调用数码管扫描
    num++;
    if(num==50)        //中断50次,大致100ms
    {
        num = 0;
        ReadADFlag=1;//AD标志位1
    }
}
#include<reg52.h>

#ifndef __DISPLAY_H__
#define __DISPLAY_H__

#define DataPort P0 //定义数据端口 程序中遇到DataPort 则用P0 替换
sbit LATCH1=P2^2;//定义锁存使能端口 段锁存
sbit LATCH2=P2^3;//               位锁存


extern unsigned char TempData[8]; //存储显示值的全局变量
extern unsigned char code dofly_DuanMa[10];

void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num);

void Init_Timer0(void);

#endif

i2c驱动函数模块i2c.c
/*
    Date:2022.03.22
    Author:
    Target:i2c驱动
*/

#include <i2c.h>
#include <delay.h>

#define  _Nop()  _nop_()  //定义空指令 一个空指令大致为1us

bit ack;

sbit SDA=P2^1;//数据线
sbit SCL=P2^0;//时钟线

/*  启动i2c总线  */
void Start_I2c()
{
  SDA=1;   //发送起始条件的数据信号
  _Nop();
  SCL=1;
  _Nop();    //起始条件建立时间大于4.7us,延时
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();    
  SDA=0;     //发送起始信号
  _Nop();    //起始条件锁定时间大于4μ
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();       
  SCL=0;    //钳住I2C总线,准备发送或接收数据
  _Nop();
  _Nop();
}

/*  关闭i2c总线 */
void Stop_I2c()
{
  SDA=0;    //发送结束条件的数据信号
  _Nop();   //发送结束条件的时钟信号
  SCL=1;    //结束条件建立时间大于4μ
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  SDA=1;    //发送I2C总线结束信号
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
}



/*  
发送字节数据
将数据c发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对
此状态位进行操作.(不应答或非应答都使ack=0 假)     
发送数据正常,ack=1; ack=0表示被控器无应答或损坏。
*/
void  SendByte(unsigned char c)
{
 unsigned char BitCnt;
 
 for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)  //要传送的数据长度为8位
    {
     if((c<<BitCnt)&0x80)   //把c左移7位,但c本身的值是不会变的
        SDA=1;   //判断发送位
       else  SDA=0;                
     _Nop();
     SCL=1;               //置时钟线为高,通知被控器开始接收数据位
      _Nop(); 
      _Nop();             //保证时钟高电平周期大于4μ
      _Nop();
      _Nop();
      _Nop();         
     SCL=0; 
    }
    
    _Nop();
    _Nop();
    SDA=1;               //8位发送完后释放数据线,准备接收应答位
    _Nop();
    _Nop();   
    SCL=1;
    _Nop();
    _Nop();
    _Nop();
    if(SDA==1)
    ack=0;     
    else ack=1;        //判断是否接收到应答信号
    SCL=0;
    _Nop();
    _Nop();
}

/*
接受字节数据
用来接收从器件传来的数据,并判断总线错误(不发应答信号),发完后请用应答函数。
*/
unsigned char  RcvByte()
{
  unsigned char retc;
  unsigned char BitCnt;
  
  retc=0; 
  SDA=1;             //置数据线为输入方式
  for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)
      {
        _Nop();           
        SCL=0;       //置时钟线为低,准备接收数据位
        _Nop();
        _Nop();      //时钟低电平周期大于4.7us
        _Nop();
        _Nop();
        _Nop();
        SCL=1;       //置时钟线为高使数据线上数据有效
        _Nop();
        _Nop();
        retc=retc<<1;
        if(SDA==1)retc=retc+1; //读数据位,接收的数据位放入retc中
        _Nop();
        _Nop(); 
      }
  SCL=0;    
  _Nop();
  _Nop();
  return(retc);
}

/*----------------------------------------------------------------
                     应答子函数
原型:  void Ack_I2c(void);
 
----------------------------------------------------------------*/
/*void Ack_I2c(void)
{
  
  SDA=0;     
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();      
  SCL=1;
  _Nop();
  _Nop();              //时钟低电平周期大于4μ
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();  
  SCL=0;               //清时钟线,钳住I2C总线以便继续接收
  _Nop();
  _Nop();    
}*/
/*----------------------------------------------------------------
                     非应答子函数
原型:  void NoAck_I2c(void);
 
----------------------------------------------------------------*/
void NoAck_I2c(void)
{
  
  SDA=1;
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();      
  SCL=1;
  _Nop();
  _Nop();              //时钟低电平周期大于4μ
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();  
  SCL=0;                //清时钟线,钳住I2C总线以便继续接收
  _Nop();
  _Nop();    
}






/*----------------------------------------------------------------
                    向无子地址器件发送字节数据函数               
函数原型: bit  ISendByte(unsigned char sla,ucahr c);  
功能:     从启动总线到发送地址,数据,结束总线的全过程,从器件地址sla.
           如果返回1表示操作成功,否则操作有误。
注意:    使用前必须已结束总线。
----------------------------------------------------------------*/
/*bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c)
{
   Start_I2c();               //启动总线
   SendByte(sla);             //发送器件地址
     if(ack==0)return(0);
   SendByte(c);               //发送数据
     if(ack==0)return(0);
  Stop_I2c();                 //结束总线
  return(1);
}
*/

/*----------------------------------------------------------------
                    向有子地址器件发送多字节数据函数               
函数原型: bit  ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,ucahr *s,unsigned char no);  
功能:     从启动总线到发送地址,子地址,数据,结束总线的全过程,从器件
          地址sla,子地址suba,发送内容是s指向的内容,发送no个字节。
           如果返回1表示操作成功,否则操作有误。
注意:    使用前必须已结束总线。
----------------------------------------------------------------*/
/*bit ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,unsigned char *s,unsigned char no)
{
   unsigned char i;
 for(i=0;i<no;i++)
    { 
   Start_I2c();               //启动总线
   SendByte(sla);             //发送器件地址
     if(ack==0)return(0);
   SendByte(suba);            //发送器件子地址
     if(ack==0)return(0); 
 
     SendByte(*s);            //发送数据
       if(ack==0)return(0);
     Stop_I2c();                  //结束总线
	 DelayMs(1);               //必须延时等待芯片内部自动处理数据完毕
	 s++;
	 suba++;
    } 
  return(1);
}
*/
/*----------------------------------------------------------------
                    向无子地址器件读字节数据函数               
函数原型: bit  IRcvByte(unsigned char sla,ucahr *c);  
功能:     从启动总线到发送地址,读数据,结束总线的全过程,从器件地
          址sla,返回值在c.
           如果返回1表示操作成功,否则操作有误。
注意:    使用前必须已结束总线。
----------------------------------------------------------------*/
/*bit IRcvByte(unsigned char sla,unsigned char *c)
{
   Start_I2c();                //启动总线
   SendByte(sla+1);            //发送器件地址
     if(ack==0)return(0);
   *c=RcvByte();               //读取数据
     NoAck_I2c();              //发送非就答位
     Stop_I2c();               //结束总线
  return(1);
}

*/
/*----------------------------------------------------------------
                    向有子地址器件读取多字节数据函数               
函数原型: bit  ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,ucahr *s,unsigned char no);  
功能:     从启动总线到发送地址,子地址,读数据,结束总线的全过程,从器件
          地址sla,子地址suba,读出的内容放入s指向的存储区,读no个字节。
           如果返回1表示操作成功,否则操作有误。
注意:    使用前必须已结束总线。
----------------------------------------------------------------*/
/*bit IRcvStr(unsigned char sla,unsigned char suba,unsigned char *s,unsigned char no)
{
   unsigned char i;

   Start_I2c();               //启动总线
   SendByte(sla);             //发送器件地址
     if(ack==0)return(0);
   SendByte(suba);            //发送器件子地址
     if(ack==0)return(0);

   Start_I2c();
   SendByte(sla+1);
      if(ack==0)return(0);

  for(i=0;i<no-1;i++)
    { 
     *s=RcvByte();              //发送数据
      Ack_I2c();                //发送就答位 
     s++;
    } 
   *s=RcvByte();
    NoAck_I2c();                 //发送非应位
    Stop_I2c();                    //结束总线
  return(1);
}
*/


#ifndef __I2C_H__
#define __I2C_H__  
              
#include <reg52.h>          //头文件的包含
#include <intrins.h>

#define  _Nop()  _nop_()        //定义空指令

/*------------------------------------------------
                    启动总线
------------------------------------------------*/
void Start_I2c();
/*------------------------------------------------
                    结束总线
------------------------------------------------*/
void Stop_I2c();
/*----------------------------------------------------------------
                 字节数据传送函数               
函数原型: void  SendByte(unsigned char c);
功能:  将数据c发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对
     此状态位进行操作.(不应答或非应答都使ack=0 假)     
     发送数据正常,ack=1; ack=0表示被控器无应答或损坏。
------------------------------------------------------------------*/
void  SendByte(unsigned char c);
/*----------------------------------------------------------------
                 字节数据传送函数               
函数原型: unsigned char  RcvByte();
功能:  用来接收从器件传来的数据,并判断总线错误(不发应答信号),
     发完后请用应答函数。  
------------------------------------------------------------------*/	
unsigned char  RcvByte();
/*----------------------------------------------------------------
                     应答子函数
原型:  void Ack_I2c(void);
----------------------------------------------------------------*/
void Ack_I2c(void);
/*----------------------------------------------------------------
                     非应答子函数
原型:  void NoAck_I2c(void);
----------------------------------------------------------------*/
void NoAck_I2c(void);
/*----------------------------------------------------------------
                    向无子地址器件发送字节数据函数               
函数原型: bit  ISendByte(unsigned char sla,ucahr c);  
功能:     从启动总线到发送地址,数据,结束总线的全过程,从器件地址sla.
           如果返回1表示操作成功,否则操作有误。
注意:    使用前必须已结束总线。
----------------------------------------------------------------*/
bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c);

/*----------------------------------------------------------------
                    向有子地址器件发送多字节数据函数               
函数原型: bit  ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,ucahr *s,unsigned char no);  
功能:     从启动总线到发送地址,子地址,数据,结束总线的全过程,从器件
          地址sla,子地址suba,发送内容是s指向的内容,发送no个字节。
           如果返回1表示操作成功,否则操作有误。
注意:    使用前必须已结束总线。
----------------------------------------------------------------*/
bit ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,unsigned char *s,unsigned char no);

/*----------------------------------------------------------------
                    向无子地址器件读字节数据函数               
函数原型: bit  IRcvByte(unsigned char sla,ucahr *c);  
功能:     从启动总线到发送地址,读数据,结束总线的全过程,从器件地
          址sla,返回值在c.
           如果返回1表示操作成功,否则操作有误。
注意:    使用前必须已结束总线。
----------------------------------------------------------------*/
bit IRcvByte(unsigned char sla,unsigned char *c);
/*----------------------------------------------------------------
                    向有子地址器件读取多字节数据函数               
函数原型: bit  ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,ucahr *s,unsigned char no);  
功能:     从启动总线到发送地址,子地址,读数据,结束总线的全过程,从器件
          地址sla,子地址suba,读出的内容放入s指向的存储区,读no个字节。
           如果返回1表示操作成功,否则操作有误。
注意:    使用前必须已结束总线。
----------------------------------------------------------------*/
bit IRcvStr(unsigned char sla,unsigned char suba,unsigned char *s,unsigned char no);

#endif

串口通讯函数模块uart.c
#include <reg52.h> //包含头文件,一般情况不需要改动,头文件包含特殊功能寄存器的定义                        
#include "delay.h"
#include <uart.h>

//串口初始化	
 void InitUART  (void)
{

    SCON  = 0x50;		        // SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收  
    TMOD |= 0x20;               // TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit 重装
    TH1   = 0xFD;               // TH1:  重装值 9600 波特率 晶振 11.0592MHz  
    TR1   = 1;                  // TR1:  timer 1 打开                         
    EA    = 1;                  //打开总中断
    //ES    = 1;                  //打开串口中断
}        



//发送一个字节
void SendByte1(unsigned char dat)
{
 SBUF = dat;
 while(!TI);
      TI = 0;
}


//发送一个字符串
void SendStr1(unsigned char *s)
{
 while(*s!=0xff)// \0 表示字符串结束标志,通过检测是否字符串末尾
  {
  SendByte1(*s);
  s++;
  }
}

#ifndef __uart_H__
#define __uart_H__  

void InitUART  (void);

void SendByte1(unsigned char dat);

void SendStr1(unsigned char *s);

#endif
上位机部分程序
namespace 微机上位机
{
    public partial class Form1 : Form
    {
	//初始化
        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)			
        {
            comboBox1.Text = "COM1";
            comboBox2.Text = "9600";
            serialPort1.DataReceived += new System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventHandler(senddata);
        }

	//接受数据
        private void senddata(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e)
        {
            length = serialPort1.BytesToRead;   //获取缓冲区字节数
            serialPort1.Read(R_data, 0, length);
            this.Invoke(new EventHandler(display));
        }

	//显示数据
        private void display(object sender, EventArgs e)
        {
            double[] sample = new double[8];
            sample[0] = (Convert.ToDouble(R_data[0])) / 10;
            sample[1] = (Convert.ToDouble(R_data[1])) / 10;
            sample[2] = (Convert.ToDouble(R_data[2])) / 10;
            sample[3] = (Convert.ToDouble(R_data[3])) / 10;
            sample[4] = (Convert.ToDouble(R_data[4])) / 10;
            sample[5] = (Convert.ToDouble(R_data[5])) / 10;
            sample[6] = (Convert.ToDouble(R_data[6])) / 10;
            sample[7] = (Convert.ToDouble(R_data[7])) / 10;

            textBox1.Text = sample[0].ToString();
            textBox2.Text = sample[1].ToString();
            textBox3.Text = sample[2].ToString();
            textBox4.Text = sample[3].ToString();
            textBox5.Text = sample[0].ToString();
            textBox6.Text = sample[1].ToString();
            textBox7.Text = sample[2].ToString();
            textBox8.Text = sample[3].ToString();
            textBox9.Text = sample[4].ToString();
            textBox10.Text = sample[5].ToString();
            textBox11.Text = sample[6].ToString();
            textBox12.Text = sample[7].ToString();
            ovalShape1.FillColor = Color.LightGreen;
            ovalShape2.FillColor = Color.LightGreen;
            ovalShape3.FillColor = Color.LightGreen;
            ovalShape4.FillColor = Color.LightGreen;
            ovalShape5.FillColor = Color.LightGreen;
            ovalShape6.FillColor = Color.LightGreen;
            ovalShape7.FillColor = Color.LightGreen;
            ovalShape8.FillColor = Color.LightGreen;
            ovalShape9.FillColor = Color.LightGreen;
            ovalShape10.FillColor = Color.LightGreen;
            ovalShape11.FillColor = Color.LightGreen;
            ovalShape12.FillColor = Color.LightGreen;
             
        }
	
	//开启串口
        private void button1_Click_1(object sender, EventArgs e)
        {
            R_Flag = 1;
            serialPort1.ReceivedBytesThreshold = 4;
            serialPort1.RtsEnable = true;
            if (serialPort1.IsOpen)
            {
                try
                {
                    timer1.Stop();
                    serialPort1.Close();
                    button1.Text = "打开串口";
                }
                catch
                {
                    MessageBox.Show("端口错误", "Error");
                    button1.Text = "关闭串口";
                }
            }
            else
            {
                try
                {
                    serialPort1.PortName = comboBox1.Text;
                    serialPort1.BaudRate = Convert.ToInt16(comboBox2.Text, 10);
                    serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.None;
                    serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.One;
                    serialPort1.DataBits = 8;
                    serialPort1.Open();
                    timer1.Start();
                    button1.Text = "关闭串口";
                }
                catch
                {
                    MessageBox.Show("端口错误", "Error");
                    serialPort1.Close();
                    button1.Text = "打开串口";
                }
            }
        }

	//配置报文长度
        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            serialPort1.ReceivedBytesThreshold = Convert.ToInt16(textBox13.Text, 10);
        }

    }
}

关键程序设计

延时模块

12MHz晶振,一个指令周期大约是1μs,这里封装了两个函数,一个μs级别的,一个ms级别的。

//uS延时函数,输入参数t,无返回值,延时时间=t*2+5 uS
void DelayUs2x(unsigned int t)
{
	while(--t);
}

//mS延时函数,输入参数t,无返回值,延时时间1mS
void DelayMs(unsigned int t)
{
	while(t--)
	{
		DelayUs2x(245);
		DelayUs2x(245);
	}
}	

数码管驱动模块

段码位码的的编写
unsigned char code dofly_DuanMa[10] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};// 显示段码值0~9
unsigned char code dofly_WeiMa[] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//分别对应相应的数码管点亮,即位码
unsigned char TempData[8]; //存储显示值的全局变量

这里是使用到了一个小工具:段码值分别编写0-9的数值。

《CAN总线收发节点设计》

位码则是8位,比如fd代表1111 1101

《CAN总线收发节点设计》

使用的芯片属于锁存器,打开或者关闭制定锁存器,就可实现数据的显示。

定时器模块的调用
/*  定时器初始化  */
void Init_Timer0(void)
{
    TMOD |= 0x01;	  //使用模式1,16位定时器,使用"|"符号可以在使用多个定时器时不受影响
    EA=1;            //总中断打开
    ET0=1;           //定时器中断打开
    TR0=1;           //定时器开关打开
}

/*  定时器中断子程序    */
void Init_Timer0_isr(void) interrupt 1
{
    static unsigned int num;
    TH0=(65536-2000)/256;		  //重新赋值 高位 低位
    TL0=(65536-2000)%256;         //可以理解成,提前减去2000,就是2ms倒计时

    Display(0,8);       // 调用数码管扫描
    num++;
    if(num==50)        //中断50次,大致100ms
    {
        num = 0;
        ReadADFlag=1;//AD标志位1
    }
}

定时器初始化,定时器有四个模式,这里选择模式1,十六位定时器/计数器。

《CAN总线收发节点设计》

把数码管扫描函数,放到中断函数中,每隔100ms扫描一次。

i2c模块的编写

数据线,时钟线,主要参考时序图,什么时候开始发送数据,什么时候结束发送数据。一个空指令是1μs。

/*  启动i2c总线  */
void Start_I2c()
{
  SDA=1;   //发送起始条件的数据信号
  _Nop();
  SCL=1;
  _Nop();    //起始条件建立时间大于4.7us,延时
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();    
  SDA=0;     //发送起始信号
  _Nop();    //起始条件锁定时间大于4μ
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();       
  SCL=0;    //钳住I2C总线,准备发送或接收数据
  _Nop();
  _Nop();
}

/*  关闭i2c总线 */
void Stop_I2c()
{
  SDA=0;    //发送结束条件的数据信号
  _Nop();   //发送结束条件的时钟信号
  SCL=1;    //结束条件建立时间大于4μ
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  SDA=1;    //发送I2C总线结束信号
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
}

串口通讯模块的编写

发送字符串,要在最后设置一个校验位,就是告诉计算机,这次的数据发完了,停下吧。

//发送一个字符串
void SendStr1(unsigned char *s)
{
 while(*s!=0xff)// ff表示数据发完了
  {
  SendByte1(*s);
  s++;
  }
}

主函数模块的数据数据处理

读取到的数据是一个0~256(二的八次方)之间的数,参考电压这里是5V,所以要把读取到的数带入公式中计算,然后分小数点前的数据,因为要在数码管显示,所以|0x80,加上小数点,小数点后直接保留就好。

//连续读5次,输入通道后多读几次,取最后一次值,以便读出稳定值
 for(i=0;i<5;i++)
    num0=ReadADC(0);
  num0=num0*5*10/256;// x10表示把实际值扩大10,如4.5 变成 45 方便做下一步处理 x5 表示基准电压5V 
  TempData[0]=dofly_DuanMa[num0/10]|0x80;  
  TempData[1]=dofly_DuanMa[num0%10];

通讯部分数据处理,十六进制的数据报文。

 VoltData[0]=num0;
 VoltData[1]=num1;
 VoltData[2]=num2;
 VoltData[3]=num3;
 VoltData[4]=0xff;
 
SendStr1(VoltData);
DelayMs(240);//延时循环发送
DelayMs(240);
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