基于canbus智能飲水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

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1、課程名稱：集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線報(bào)告名稱：基于CANBUS的智能飲水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)名稱：自動(dòng)化班級(jí)學(xué)號(hào)：118202233學(xué)生姓名：2014年4月8日摘要本文介紹了基于CANBUS的智能飲水控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，并給出了FM24C16A的芯片接口設(shè)計(jì)方法，分析了智能飲水控制系統(tǒng)的杭干擾措施。關(guān)鍵詞單片機(jī)，封頻卡，CANBUS1引言目前我國水資源膝乏，而在人們的日常生活中，人們對(duì)于水資源的節(jié)約意識(shí)依然是非常淡薄，浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們紛紛研究各種節(jié)水方法。飲水機(jī)主要是針對(duì)像學(xué)校這些公共場所飲水收費(fèi)難的問題，跟以往的飲水機(jī)相比，

2、優(yōu)點(diǎn)更為突出。采取智能卡管理可達(dá)到有序合理使用水資源，讓學(xué)生放心使用，家長省心，學(xué)校開心，政府放心，社會(huì)滿意；有償用水，改變學(xué)生隨意飲水習(xí)慣，自小培養(yǎng)節(jié)約用水意識(shí)；使用方便，24小時(shí)供給冷熱飲用水，方便師生自主選擇使用，尤其是在冬季也能隨時(shí)喝上熱水；費(fèi)用低廉，適宜推廣，其價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于瓶裝水，價(jià)格合理，學(xué)生家長易于接受，為人們提供了飲用水的安全保障本論文設(shè)計(jì)的是一種基于CANBUS的智能飲水控制系統(tǒng)—智能飲水機(jī)，使用者可以按照管理需求個(gè)性化用水，較好地解決了學(xué)校、公司、商場等公共場合的水資源浪費(fèi)問題，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。2智能飲水控制系統(tǒng)的工作原理本文

3、設(shè)計(jì)的智能飲水控制系統(tǒng)由單片機(jī)與射頻模塊組成。其工作原理是:先通過上位機(jī)將射頻卡的卡號(hào)下載到FRAM中;然后通過射頻模塊將射頻卡的卡號(hào)讀人到單片機(jī)中，與FRAM中卡號(hào)相比較，如果卡號(hào)存在且其內(nèi)的余額能夠允許一次消費(fèi)，則顯示卡上的余額并允許持卡人接水否則，顯示false,蜂鳴器報(bào)警，禁止其接水，提醒持卡人去充值。3硬件電路設(shè)計(jì)硬件框圖如下圖1所示。本設(shè)計(jì)所用的SM89C51是臺(tái)灣新茂(SyncMos)公司產(chǎn)的8位MCU，內(nèi)含4KBFlashROM和128字節(jié)RAM和擴(kuò)展I/O，自帶看門狗定時(shí)器、低EMI,DBANK尋址、片內(nèi)WDTRC振蕩器,PWM等功

4、能。因此本系統(tǒng)中不需要外擴(kuò)ROM，也不必用外置的看門狗電路。存儲(chǔ)器選用鐵電存儲(chǔ)器FM24C16A，該類型存儲(chǔ)器可N跟隨總線速度(BusSpeed)寫入，并且在寫入后無須任何等待時(shí)間，可以近乎無限次寫人，超低功耗，斷電后數(shù)據(jù)可以長時(shí)間保存，可靠性更高，系統(tǒng)更簡單。硬件電路主要有電源電路、過零檢測電路,LED顯示電路、鍵盤接收電路射頻模塊接收電路、外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路FM24C16A、以及CANBUS通信電路等組成。圖1智能飲水控制系統(tǒng)硬件框圖單片機(jī)存儲(chǔ)器過零檢測電路電源電路射頻模塊按鍵通過can總線與主機(jī)通信LED顯示電路3.1外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路射頻卡飲

5、水控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是射頻卡卡號(hào)和本卡號(hào)的余額的存儲(chǔ)，一旦存儲(chǔ)出現(xiàn)紊亂，就會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，其后果是不堪設(shè)想的?？紤]到此種情況，選用了Ramtron公司的具有掉電保護(hù)功能的FM24C16A.FM24Cl6A遵守申行11C總線標(biāo)準(zhǔn)、容量為16K位。本系統(tǒng)24C16A的SCI接89C51的P10端，SDA接P11端本設(shè)計(jì)按24C16A頁寫人方式頓格式編程寫入數(shù)據(jù)，先發(fā)送啟動(dòng)位，接著是器件地址、應(yīng)答位、FRAM存儲(chǔ)單元首地址、應(yīng)答位，然后再發(fā)送數(shù)據(jù)。每2個(gè)數(shù)據(jù)位之間發(fā)一個(gè)應(yīng)答位，最后發(fā)送停止位;讀出數(shù)據(jù)時(shí)與此類似。3.2顯示、鍵盤等其他硬件顯示部

6、分采用74LS377驅(qū)動(dòng)器和MC14511B譯碼器控制LED數(shù)碼管。系統(tǒng)共用5只LED數(shù)碼管，顯示的最大數(shù)為999.99,控制系統(tǒng)運(yùn)行后顯示本機(jī)的機(jī)號(hào)和射頻卡的余額，當(dāng)卡號(hào)沒有注冊時(shí)，顯示false.因?yàn)橄到y(tǒng)所用按鍵較少，鍵盤設(shè)計(jì)為獨(dú)立式按鍵接口，通過檢測輸入線的電平可以很容易的判斷哪個(gè)按鍵被按下。3.3射頻模塊接收電路射頻模塊接收電路選用PHILIPS公司JMY一500射頻讀寫模塊。該模塊具有如下特點(diǎn)：l簡單的命令集可完成對(duì)MifareOne卡的全部操作；l自動(dòng)尋卡，無需上位機(jī)頻繁發(fā)送尋卡指令，引腳以電平方式指示天線區(qū)內(nèi)有無卡；l蜂鳴器和指示燈輸出

7、控制；l自帶看門狗因此它可以達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求3.4CANBUS通信電路傳統(tǒng)的RS一485通信存在抗干擾能力差，誤碼率高，無糾錯(cuò)重發(fā)機(jī)制，通信距離短，不方便擴(kuò)展等缺點(diǎn)，而CAN具有以下幾個(gè)特點(diǎn):lCAN采用非破壞性仲裁技術(shù)，當(dāng)2個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的可以不受影響的繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，有效避免了總線沖突。lCAN采用短頓結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)為8個(gè)(CAN技術(shù)規(guī)范2.OA),數(shù)據(jù)傳愉時(shí)間短，受干擾的效率低，重新發(fā)送的時(shí)間短。lCAN的每技數(shù)據(jù)都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?，適于在高干擾

8、環(huán)境中使用。9CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作