基于PIC18F8680單片機的墨斗操作臺系統的設計

　　2 墨斗操作臺控制系統硬件結構

　　2.1 主控制芯片

　　墨斗操作臺控制系統采用微芯（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(xiàn)結構和精簡(jiǎn)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的數據存儲器，高達 10MIPS的執行速度，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(diǎn)：

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

　　2 ）驅動(dòng)能力強。最大拉電流/灌電流可達 25mA。

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

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

　　2.2 CAN總線(xiàn)通訊電路

　　CAN總線(xiàn)是控制器局域網(wǎng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，主要用于過(guò)程檢測和控制，最早是在 20世紀 80年代提出，CAN總線(xiàn)是目前國際上應用最為廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一，目前已在汽車(chē)、航空，工業(yè)控制，測控系統、分布式系統等領(lǐng)域獲得了廣泛的應用。

　　CAN 總線(xiàn)采用多主站工作方式，根據優(yōu)先權進(jìn)行總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)仲裁。 CAN總線(xiàn)信號傳輸為 廣播式，所有節點(diǎn)都可以*到總線(xiàn)上的信號，信號內部包含傳輸地址，即標識符(Identifier)，各個(gè)節點(diǎn)借助接收濾波器可以實(shí)現自動(dòng)接收本節點(diǎn)的信息。錯誤檢測和自動(dòng)隔離性能確保了總線(xiàn)正常工作。CAN總線(xiàn)傳輸數度快，可以達到 1M的波特率 。

　　墨斗操作臺控制系統的 CAN通訊電路由 PIC18F8680單片機內部集成的 CAN總線(xiàn)控制器、CAN總線(xiàn)驅動(dòng)器 PCA82C250和高速光電耦合器 6N137構成，在 CAN總線(xiàn)控制器和總線(xiàn)驅動(dòng)芯片之間加入高速光電耦合，可以提高系統的可靠性和抗干擾性。

　　CAN驅動(dòng)電路如圖 3所示，圖中標號為 CANTX和 CANRX的線(xiàn)分別與 PIC單片機的 CANTX管腳和 CANRX管腳相連。

　　2.3顯示驅動(dòng)與鍵盤(pán)掃描電路

　　墨斗操作臺控制系統采用 BC7281芯片來(lái)掃描鍵盤(pán)和驅動(dòng)數碼管等顯示， BC7281是 16位 LED數碼管顯示及 64鍵鍵盤(pán)接口專(zhuān)用控制芯片。通過(guò)外接移位寄存器 74LS164或 74LS595，BC7281最多可以控制 16位數碼管或 128只獨立的 LED顯示，其驅動(dòng)輸出極性及輸出時(shí)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碼管。BC7281的各位數碼管還可獨立按不同的譯碼或不譯碼方式顯示，因其內部具有閃爍開(kāi)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(pán)，內部具有去抖動(dòng)功能，并有 2種鍵盤(pán)工作模式可供選擇。 BC7281采用高速 2線(xiàn)接口與 MCU進(jìn)行通信，只占用很少的 I／0口資源和主機時(shí)間 。