防洪、抗旱給國(guó)家和家庭造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，水資源的優(yōu)化調(diào)度和科學(xué)管理得到了人們的重視。因此，在水資源調(diào)度和控制方面投放了更多人力物力，能得到有效控制。而嵌入式技術(shù)為水情測(cè)報(bào)控制提供良好的技術(shù)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一個(gè)最小系統(tǒng)，能夠在有人或者無(wú)人的情況下，通過(guò)PC機(jī)或上位機(jī)發(fā)送用戶(hù)需要的指令遠(yuǎn)程控制電機(jī)工作，從而控制閘門(mén)的升降，實(shí)現(xiàn)水資源調(diào)度控制。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)主要由4個(gè)模塊構(gòu)成，分別為電源轉(zhuǎn)換模塊、中心模塊(CPU模塊)、通信模塊、外圍驅(qū)動(dòng)模塊等。這些模塊之間的關(guān)系如圖l所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2．1 電源轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)各個(gè)模塊需要使用5、3．3、1．8 V，特別是主芯片LPC2119所需要的電壓。因此該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用一個(gè)電源轉(zhuǎn)換模塊將電源板輸出的穩(wěn)定12 V電源轉(zhuǎn)換為所需要的電壓。其中采用MAXl659將+12 V轉(zhuǎn)換為+5 V和+5 V_P，并通過(guò)程序控制該芯片的工作．從而控制了后續(xù)所需的+5 V_P電壓的任何電路；用MAXl658芯片將+5 V轉(zhuǎn)換為+3．3 V_P，并控制該芯片的工作，控制后面需要+3．3 V_P電壓的任何電路；采用MIC-5207芯片將+5 V轉(zhuǎn)換為+3．3、+1．8 V，供后面電路提供電源。每一個(gè)轉(zhuǎn)換后的電壓都用了一個(gè)發(fā)光二極管的亮滅來(lái)檢查這些芯片是否正常工作，亮表示工作正常，反之則表示此轉(zhuǎn)換器有問(wèn)題(損壞)。

2．2 中心模塊設(shè)計(jì)

中心模塊采用周立功公司提供的ARM7芯片LPC2119進(jìn)行中心控制，該芯片共有64個(gè)引腳，內(nèi)置128 KB的Flash存儲(chǔ)器，16 KB的RAM，2個(gè)CAN通道，每個(gè)總線(xiàn)的數(shù)據(jù)波特率可達(dá)l Mb／s。

在此模塊中留有1個(gè)JTAG接口，用于調(diào)試程序；并接上了8個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)，設(shè)置波特率和選擇采用何種通信方式進(jìn)行通信(RS485通信，RS232通信，CAN通信)；給了8位的I／O輸出數(shù)據(jù)到外圍驅(qū)動(dòng)電路，控制電機(jī)；在芯片的引腳上留有1路的CAN通信輸出，l路的RS485通信輸出，l路的RS232通信輸出；使用MAX708S進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位和低壓保護(hù)，當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電壓低于4．4 V的時(shí)候，它輸出一個(gè)復(fù)位脈沖進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位，起到低壓保護(hù)，同時(shí)在其MR引腳上接上一個(gè)按鈕到地，通過(guò)按鈕給一個(gè)低電平實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位系統(tǒng)。

2．3 通信模塊設(shè)計(jì)

要輸出板工作，必須由上面的PC機(jī)或者上位機(jī)下達(dá)指令，告訴輸出板該控制哪個(gè)閘門(mén)開(kāi)閉，這個(gè)就需要上位機(jī)與終端進(jìn)行通信。在輸出板上留下3種通信方式的接口，具體采用哪一種按實(shí)際情況而定。

3種通信方式具體為RS485通信、RS232通信、CAN通信。當(dāng)通信距離較短時(shí)，輸出板一般與PC機(jī)直接相連，這時(shí)一般采用RS232通信；當(dāng)通信距離較長(zhǎng)時(shí)，一般采用RS485通信和CAN通信，但兩者也有差別。RS485總線(xiàn)通信模式由于使用了差分電平傳輸信號(hào)，傳輸距離比RS232更長(zhǎng)，最多可達(dá)到l 500 m，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、組網(wǎng)方便和數(shù)據(jù)傳輸速率適當(dāng)，仍然能發(fā)揮良好的作用，但對(duì)于在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)冗余量較大，干擾強(qiáng)度太大，速度要求高的應(yīng)用場(chǎng)所不適宜用RS485總線(xiàn)通信。而CAN總線(xiàn)通信除了有RS485通信的優(yōu)點(diǎn)以外，還能承受較大的傳輸數(shù)據(jù)量，抗干擾能力較強(qiáng)。

LPC2119輸出TTL電平，在用RS232通信時(shí)，必須將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，才能與RS232接口連接并通信，使用SP3232E或SP3243ECA進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。同時(shí)加上了穩(wěn)壓管進(jìn)行保護(hù)，因?yàn)橐话鉘S232通信都是與PC機(jī)直接相連，環(huán)境不太惡劣，所以保護(hù)就比較簡(jiǎn)單。具體的電路實(shí)現(xiàn)如圖2所示。