基于CAN總線的嵌入式水位監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

針對封閉式引水隧道內(nèi)多點水位信息的實時、準(zhǔn)確的采集，提出基于CAN總線的嵌入式水位監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計思想，集總線技術(shù)、單片機技術(shù)于一體，實現(xiàn)了對多點水位信息的采集、計算、儲存、發(fā)送等處理功能。使用iCAN協(xié)議，使水位監(jiān)測點可以對多點水位信息進行集中控制采集，可實時準(zhǔn)確地掌握隧道內(nèi)多點水位信息。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計
1．1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
嵌入式水位監(jiān)測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)監(jiān)測終端、上位機監(jiān)測服務(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)采集終端通過水位傳感器對水位信息進行采樣，通過CAN總線接口與第2層進行通信；2)第2層是監(jiān)測管理層。第1層通過CAN總線延長通信距離，再經(jīng)過CAN適配卡與第2層的監(jiān)測服務(wù)器相連。一臺監(jiān)測服務(wù)器可以管理多個數(shù)據(jù)采集終端。
在網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)測終端可以獨立的對傳感器進行數(shù)據(jù)采集、計算、儲存等，監(jiān)測服務(wù)器可以通過CAN總線和各個監(jiān)測點之間進行實時通信，接收監(jiān)測終端的水位信息向監(jiān)測終端發(fā)出查詢指令。通過iCAN協(xié)議實現(xiàn)監(jiān)測節(jié)點的分散監(jiān)測和集中管理。當(dāng)系統(tǒng)需要增加監(jiān)測節(jié)點時，可以直接將其掛在CAN網(wǎng)絡(luò)上，對系統(tǒng)其他節(jié)點不會有任何影響。
1．2 監(jiān)測終端硬件電路設(shè)計
監(jiān)測終端的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，主要包括微處理器、數(shù)據(jù)存儲電路、鍵盤和顯示電路以及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，通過外接CAN收發(fā)器可方便的進行CAN數(shù)據(jù)收發(fā)。傳感器輸出的信號經(jīng)過濾波和調(diào)理轉(zhuǎn)換為所需要的電信號。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，使監(jiān)測終端能準(zhǔn)確、穩(wěn)定地采集電壓信號。