基于CAN總線的嵌入式水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)封閉式引水隧道內(nèi)多點(diǎn)水位信息的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的采集，提出基于CAN總線的嵌入式水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，集總線技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多點(diǎn)水位信息的采集、計(jì)算、儲(chǔ)存、發(fā)送等處理功能。使用iCAN協(xié)議，使水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以對(duì)多點(diǎn)水位信息進(jìn)行集中控制采集，可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地掌握隧道內(nèi)多點(diǎn)水位信息。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
嵌入式水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)終端、上位機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)器和CAN總線網(wǎng)絡(luò)組成，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示。

系統(tǒng)采用分布式集中管理的結(jié)構(gòu)，分為2層：1)第1層是數(shù)據(jù)采集終端層。數(shù)據(jù)采集終端通過(guò)水位傳感器對(duì)水位信息進(jìn)行采樣，通過(guò)CAN總線接口與第2層進(jìn)行通信；2)第2層是監(jiān)測(cè)管理層。第1層通過(guò)CAN總線延長(zhǎng)通信距離，再經(jīng)過(guò)CAN適配卡與第2層的監(jiān)測(cè)服務(wù)器相連。一臺(tái)監(jiān)測(cè)服務(wù)器可以管理多個(gè)數(shù)據(jù)采集終端。
在網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)測(cè)終端可以獨(dú)立的對(duì)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、儲(chǔ)存等，監(jiān)測(cè)服務(wù)器可以通過(guò)CAN總線和各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，接收監(jiān)測(cè)終端的水位信息向監(jiān)測(cè)終端發(fā)出查詢指令。通過(guò)iCAN協(xié)議實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的分散監(jiān)測(cè)和集中管理。當(dāng)系統(tǒng)需要增加監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，可以直接將其掛在CAN網(wǎng)絡(luò)上，對(duì)系統(tǒng)其他節(jié)點(diǎn)不會(huì)有任何影響。
1．2 監(jiān)測(cè)終端硬件電路設(shè)計(jì)
監(jiān)測(cè)終端的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，主要包括微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、鍵盤(pán)和顯示電路以及CAN收發(fā)等電路。微處理器采用基于ARM7 TDMI核的32位RISC芯片LPC2368，其內(nèi)置2路CAN控制器，通過(guò)外接CAN收發(fā)器可方便的進(jìn)行CAN數(shù)據(jù)收發(fā)。傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波和調(diào)理轉(zhuǎn)換為所需要的電信號(hào)。采用12位低功耗、串行輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC2574采集電壓信號(hào)，使監(jiān)測(cè)終端能準(zhǔn)確、穩(wěn)定地采集電壓信號(hào)。