基于PIC单片机的墨斗操作台系统的设计

　　2 墨斗操作台控制系统硬件结构

　　2.1 主控制芯片

　　墨斗操作台控制系统采用微芯（Microchip）公司生产的 PIC18F8680单片机作为主控制芯片，PIC单片机采用哈佛总线结构和精简指令集（RISC），其代码压缩率高、运行速度快、品种丰富，有高达 2MB的程序存储器和 4KB的数据存储器，高达 10MIPS的执行速度，带优先级的中断和 8×8单周期硬件乘法器 。其中的 PIC18F8680单片机具有如下特点：

　　1 ）内部资源高度集成。PIC18F8680芯片内部集成了许多外围模块，SPI（串行外围接口）通讯模块，I2C（内部集成电路总线接口）模块，符合国际标准ISO CAN的CAN模块等，这些功能大大简化了墨斗操作台控制系统的外围电路设计和软件设计。

　　2 ）驱动能力强。最大拉电流/灌电流可达 25mA。

　　3 ）PIC18F8680芯片具有上电复位电路（POR）、上电延时定时器（PWRT）和看门狗电路（WDT）。这些电路大大提高了墨斗操作台控制系统在复杂工业环境中的可靠性和稳定性。

　　4 ）PIC18F8680芯片有 80个管脚，其中用户 I/O口为 64个，这么多的用户 I/O口便于主控制模块控制大量的显示驱动与键盘扫描模块，从而方便墨斗操作台控制系统以后的升级和扩展。

　　2.2 CAN总线通讯电路

　　CAN总线是控制器局域网的简称，主要用于过程检测和控制，最早是在 20世纪 80年代提出，CAN总线是目前国际上应用最为广泛的现场总线之一，目前已在汽车、航空，工业控制，测控系统、分布式系统等领域获得了广泛的应用。

　　CAN 总线采用多主站工作方式，根据优先权进行总线访问仲裁。 CAN总线信号传输为 广播式，所有节点都可以*到总线上的信号，信号内部包含传输地址，即标识符(Identifier)，各个节点借助接收滤波器可以实现自动接收本节点的信息。错误检测和自动隔离性能确保了总线正常工作。CAN总线传输数度快，可以达到 1M的波特率 。

　　墨斗操作台控制系统的 CAN通讯电路由 PIC18F8680单片机内部集成的 CAN总线控制器、CAN总线驱动器 PCA82C250和高速光电耦合器 6N137构成，在 CAN总线控制器和总线驱动芯片之间加入高速光电耦合，可以提高系统的可靠性和抗干扰性。

　　CAN驱动电路如图 3所示，图中标号为 CANTX和 CANRX的线分别与 PIC单片机的 CANTX管脚和 CANRX管脚相连。

　　2.3显示驱动与键盘扫描电路

　　墨斗操作台控制系统采用 BC7281芯片来扫描键盘和驱动数码管等显示， BC7281是 16位 LED数码管显示及 64键键盘接口专用控制芯片。通过外接移位寄存器 74LS164或 74LS595，BC7281最多可以控制 16位数码管或 128只独立的 LED显示，其驱动输出极性及输出时序均为软件可控，可与各种外部电路配合，适用于任何尺寸的数码管。BC7281的各位数码管还可独立按不同的译码或不译码方式显示，因其内部具有闪烁开关控制寄存器及闪烁速度控制寄存器，可独立控制各位数码管的闪烁属性及闪烁频率。BC7281最多可连接 64键(8x8)的矩阵键盘，内部具有去抖动功能，并有 2种键盘工作模式可供选择。 BC7281采用高速 2线接口与 MCU进行通信，只占用很少的 I／0口资源和主机时间 。