基于CAN總線的嵌入式水位監測系統設計

針對封閉式引水隧道內多點水位信息的實時、準確的采集，提出基于CAN總線的嵌入式水位監測系統設計思想，集總線技術、單片機技術于一體，實現了對多點水位信息的采集、計算、儲存、發送等處理功能。使用iCAN協議，使水位監測點可以對多點水位信息進行集中控制采集，可實時準確地掌握隧道內多點水位信息。

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、上位機監測服務器和CAN總線網絡組成，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層是監測管理層。第1層通過CAN總線延長通信距離，再經過CAN適配卡與第2層的監測服務器相連。一臺監測服務器可以管理多個數據采集終端。
在網絡中的監測終端可以獨立的對傳感器進行數據采集、計算、儲存等，監測服務器可以通過CAN總線和各個監測點之間進行實時通信，接收監測終端的水位信息向監測終端發出查詢指令。通過iCAN協議實現監測節點的分散監測和集中管理。當系統需要增加監測節點時，可以直接將其掛在CAN網絡上，對系統其他節點不會有任何影響。
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、鍵盤和顯示電路以及CAN收發等電路。微處理器采用基于ARM7 TDMI核的32位RISC芯片LPC2368，其內置2路CAN控制器，通過外接CAN收發器可方便的進行CAN數據收發。傳感器輸出的信號經過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。