基于PIC單片機的墨斗操作臺系統(tǒng)的設(shè)計

　　2 墨斗操作臺控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　2.1 主控制芯片

　　墨斗操作臺控制系統(tǒng)采用微芯（Microchip）公司生產(chǎn)的 PIC18F8680單片機作為主控制芯片，PIC單片機采用哈佛總線結(jié)構(gòu)和精簡指令集（RISC），其代碼壓縮率高、運行速度快、品種豐富，有高達 2MB的程序存儲器和 4KB的數(shù)據(jù)存儲器，高達 10MIPS的執(zhí)行速度，帶優(yōu)先級的中斷和 8×8單周期硬件乘法器 。其中的 PIC18F8680單片機具有如下特點：

　　1 ）內(nèi)部資源高度集成。PIC18F8680芯片內(nèi)部集成了許多外圍模塊，SPI（串行外圍接口）通訊模塊，I2C（內(nèi)部集成電路總線接口）模塊，符合國際標(biāo)準(zhǔn)ISO CAN的CAN模塊等，這些功能大大簡化了墨斗操作臺控制系統(tǒng)的外圍電路設(shè)計和軟件設(shè)計。

　　2 ）驅(qū)動能力強。最大拉電流/灌電流可達 25mA。

　　3 ）PIC18F8680芯片具有上電復(fù)位電路（POR）、上電延時定時器（PWRT）和看門狗電路（WDT）。這些電路大大提高了墨斗操作臺控制系統(tǒng)在復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中的可靠性和穩(wěn)定性。

　　4 ）PIC18F8680芯片有 80個管腳，其中用戶 I/O口為 64個，這么多的用戶 I/O口便于主控制模塊控制大量的顯示驅(qū)動與鍵盤掃描模塊，從而方便墨斗操作臺控制系統(tǒng)以后的升級和擴展。

　　2.2 CAN總線通訊電路

　　CAN總線是控制器局域網(wǎng)的簡稱，主要用于過程檢測和控制，最早是在 20世紀 80年代提出，CAN總線是目前國際上應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)場總線之一，目前已在汽車、航空，工業(yè)控制，測控系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

　　CAN 總線采用多主站工作方式，根據(jù)優(yōu)先權(quán)進行總線訪問仲裁。 CAN總線信號傳輸為 廣播式，所有節(jié)點都可以*到總線上的信號，信號內(nèi)部包含傳輸?shù)刂?，即?biāo)識符(Identifier)，各個節(jié)點借助接收濾波器可以實現(xiàn)自動接收本節(jié)點的信息。錯誤檢測和自動隔離性能確保了總線正常工作。CAN總線傳輸數(shù)度快，可以達到 1M的波特率 。

　　墨斗操作臺控制系統(tǒng)的 CAN通訊電路由 PIC18F8680單片機內(nèi)部集成的 CAN總線控制器、CAN總線驅(qū)動器 PCA82C250和高速光電耦合器 6N137構(gòu)成，在 CAN總線控制器和總線驅(qū)動芯片之間加入高速光電耦合，可以提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性。

　　CAN驅(qū)動電路如圖 3所示，圖中標(biāo)號為 CANTX和 CANRX的線分別與 PIC單片機的 CANTX管腳和 CANRX管腳相連。

　　2.3顯示驅(qū)動與鍵盤掃描電路

　　墨斗操作臺控制系統(tǒng)采用 BC7281芯片來掃描鍵盤和驅(qū)動數(shù)碼管等顯示， BC7281是 16位 LED數(shù)碼管顯示及 64鍵鍵盤接口專用控制芯片。通過外接移位寄存器 74LS164或 74LS595，BC7281最多可以控制 16位數(shù)碼管或 128只獨立的 LED顯示，其驅(qū)動輸出極性及輸出時序均為軟件可控，可與各種外部電路配合，適用于任何尺寸的數(shù)碼管。BC7281的各位數(shù)碼管還可獨立按不同的譯碼或不譯碼方式顯示，因其內(nèi)部具有閃爍開關(guān)控制寄存器及閃爍速度控制寄存器，可獨立控制各位數(shù)碼管的閃爍屬性及閃爍頻率。BC7281最多可連接 64鍵(8x8)的矩陣鍵盤，內(nèi)部具有去抖動功能，并有 2種鍵盤工作模式可供選擇。 BC7281采用高速 2線接口與 MCU進行通信，只占用很少的 I／0口資源和主機時間 。