基于CAN總線(xiàn)的嵌入式水位監測系統設計

針對封閉式引水隧道內多點(diǎn)水位信息的實(shí)時(shí)、準確的采集，提出基于CAN總線(xiàn)的嵌入式水位監測系統設計思想，集總線(xiàn)技術(shù)、單片機技術(shù)于一體，實(shí)現了對多點(diǎn)水位信息的采集、計算、儲存、發(fā)送等處理功能。使用iCAN協(xié)議，使水位監測點(diǎn)可以對多點(diǎn)水位信息進(jìn)行集中控制采集，可實(shí)時(shí)準確地掌握隧道內多點(diǎn)水位信息。

1 系統總體方案設計
1．1 系統基本結構
嵌入式水位監測系統由數據監測終端、上位機監測服務(wù)器和CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成，系統總體結構框圖如圖l所示。

系統采用分布式集中管理的結構，分為2層：1)第1層是數據采集終端層。數據采集終端通過(guò)水位傳感器對水位信息進(jìn)行采樣，通過(guò)CAN總線(xiàn)接口與第2層進(jìn)行通信；2)第2層是監測管理層。第1層通過(guò)CAN總線(xiàn)延長(cháng)通信距離，再經(jīng)過(guò)CAN適配卡與第2層的監測服務(wù)器相連。一臺監測服務(wù)器可以管理多個(gè)數據采集終端。
在網(wǎng)絡(luò )中的監測終端可以獨立的對傳感器進(jìn)行數據采集、計算、儲存等，監測服務(wù)器可以通過(guò)CAN總線(xiàn)和各個(gè)監測點(diǎn)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，接收監測終端的水位信息向監測終端發(fā)出查詢(xún)指令。通過(guò)iCAN協(xié)議實(shí)現監測節點(diǎn)的分散監測和集中管理。當系統需要增加監測節點(diǎn)時(shí)，可以直接將其掛在CAN網(wǎng)絡(luò )上，對系統其他節點(diǎn)不會(huì )有任何影響。
1．2 監測終端硬件電路設計
監測終端的硬件結構框圖如圖2所示，主要包括微處理器、數據存儲電路、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A(yíng)RM7 TDMI核的32位RISC芯片LPC2368，其內置2路CAN控制器，通過(guò)外接CAN收發(fā)器可方便的進(jìn)行CAN數據收發(fā)。傳感器輸出的信號經(jīng)過(guò)濾波和調理轉換為所需要的電信號。采用12位低功耗、串行輸出模數轉換器TLC2574采集電壓信號，使監測終端能準確、穩定地采集電壓信號。