基于CAN总线食堂刷卡系统的改进设计 - 副本.doc

项目申请理由（包括项目背景及自身具备的知识、素质、能力等研究条件） 为激发新世纪大学生的创新思维和意识，培养创新型人才，根据教育部国家大学生创新性实验计划有关文件精神，学校决定组织开展第五批校级大学生创新性实验计划项目申报工作,为了提高我们的创新和动手能力，我们想借此机会实践一下。在学好扎实的理论知识基础上,课余时间积极主动自主学习和电子设计有关的知识,如单片机,matlab及多种仿真软件multisim、protel、proteus，对电子设计有了一定的理论基础，头脑中也充斥着无数奇思妙想，渴望能将理论和实践结合起来，给学习带来更多的乐趣。 我们这个队可能是参赛中为数不多的纯09级学生。我们的知识或许没有学长那么渊博，我们的经历也没有学长丰富。可我们愿意努力改变自己，提高自己。我们这个队伍刚刚还在参加“毕昇杯”电子设计大赛。很多人说我们什么都不会跑去参加什么比赛。是的，我们没有过多大的专业技能和知识，可我们正在改变自己。从当初只认识电阻到现在基本区分常用电子器件，从对硬件一无所知到学习STC89S52单片机，从只知道考试到做出了自己的最小系统，这条路我们走的很辛苦，可我们很快乐，我们在成长，我们在奋斗，没有什么比这更好的了。 选择这个课题，是因为目前校园消费信息管理系统底层网络多采用RS-485总线的组网方式。采用RS-485总线组网具有结构简单，成本低等优点，但采用RS-485总线无故障定位和错误处理能力，组网的灵活性不强。有一些学校的校园消费信息管理系统采用以太组网方式，将每个节点就近连接在校园网上，但这种情况下，实时响应能力也不强。因此，在很多方面并不合适，所以有些地方需要改进。在查阅了相关资料后发现，如果快速在两个窗口机上刷下不同的金额，数据终端会扣除金额最少的一次消费。这就是RS-485总线造成的数据延时，而采用CAN总线控制的校园消费信息网管理系统控制的底层网络具有传输效率高，抗干扰能力强，硬件连接方便等特点，使得使用、维护和扩充都更为方便。此外，学习设计此总线传输所需要的知识一方面是我们要学习掌握的基础知识。需要单片机，及其外围电路的扩充，如数码管显示，矩阵键盘，复位电路，还有通过CAN总线收发器连接网络等等，这也是我们现在学习的，希望通过参加此类活动，能是我们更加深刻的理解我们所学的知识，另一方面，本项目中所设计的知识与以后的工作和社会的发展密切相关，所以此项目具有可行性。 整个系统的核心是DS80C410单片机，DS80C410网络微控制器是集成度最高的8051器件。外设包括一个10/100以太网MAC，3个串行端口，一个可选CAN 2.0B控制器，1-Wire?主机和64个I/O引脚。DS80C410具有64k字节内部SRAM，用于存储用户应用和网络堆栈。最高达75MHz的系统时钟频率使最短指令周期仅有54ns。采用Dallas内嵌CAN控制器的高速网络微控制器?DS80C410作为窗口机的微处理器，负责整个窗口机和键盘的监控窗口机的通信任务是DS80C410内嵌的CAN控制器在CPU控制下完成的，CAN控制器通过CAN总线收发器PCA82C250接收总线上的数据，供CPU读取，也可以将CPU送来的数据发送到CAN总线上。窗口机硬件还包括一个4×4键盘（10个数字键、6个功能键）、前后各10位数码显示（显示内容完全相同）网络中的各节点都可根据总线访问优先权采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差CAN总线通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485网络中，当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低系统开发难度，缩短了开发周期，这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。另外，与其它现场总线比较而言，CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。 图?系统原理图实时通信的食堂售饭系统的通信特点非常适合于采用CAN总线。它的短帧结构非常适合系统对抗干