基于can總線的有纜遙控水下機(jī)器人通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

《基于can總線的有纜遙控水下機(jī)器人通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、基于CAN總線的有纜遙控水下機(jī)器人通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院專(zhuān)業(yè)學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)基于CAN總線的有纜遙控水下機(jī)器人通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)1基于ROV的CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)在海洋復(fù)雜環(huán)境下作業(yè)的有纜遙控水下機(jī)器人(ROV,RemotelyOperatedVehicle)對(duì)實(shí)吋數(shù)據(jù)通信和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控冇較高的要求，本文研究?jī)永|遙控水下機(jī)器人的基TCAN總線的多主節(jié)點(diǎn)構(gòu)架的底層網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，并構(gòu)造總線控制節(jié)點(diǎn)，用多主結(jié)構(gòu)的分布式總線結(jié)構(gòu)取代以往水下機(jī)器人采用的集中式控制結(jié)構(gòu)及主從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，總線上節(jié)點(diǎn)在大部分吋間里并行工作，完成不同的任務(wù)和功能。木設(shè)計(jì)以自主研制的MC-ROV實(shí)驗(yàn)設(shè)備為

2、研究背景，構(gòu)建基于CAN總線的ROV通信系統(tǒng)。將形同各結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行分類(lèi)，分為4大類(lèi)節(jié)點(diǎn)：(1)總控單元(2)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即姿態(tài)與推進(jìn)單元，包括：前進(jìn)后退、上浮下潛、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)、水平調(diào)節(jié)、縱傾等動(dòng)作執(zhí)行；(3)數(shù)據(jù)采集與通信，包括對(duì)各種測(cè)量傳感器的數(shù)據(jù)獲取及一些定位通信;(4)通信系統(tǒng)的監(jiān)控、故障診斷單元。針對(duì)不同的節(jié)點(diǎn)構(gòu)建具基于事件觸發(fā)的工作流程時(shí)序，將其封裝與不同的節(jié)點(diǎn)控制器中，首先在仿真平臺(tái)下進(jìn)行多種情況下的的數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)，確定ROV通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；然后進(jìn)行硬件在回路仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)吋性、穩(wěn)定性和可靠性；接著進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)CAN通信協(xié)

3、議應(yīng)用層的制定及其軟件代碼的編寫(xiě)，完成對(duì)原ROV模型系統(tǒng)中控制器接口的改造和替換。CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。CANHz檢測(cè)控制節(jié)點(diǎn)卩CAN總線p（雙絞線）.CANUSB2-監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)?圖1CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)圖屮CANUSB2充當(dāng)I■辦議分析器和I■辦議轉(zhuǎn)換的功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)屮數(shù)據(jù)通信的狀況，82C250為飛利浦公司的CAN總線收發(fā)器，SJA1000為飛利浦公司的CAN通信控制器，89C51為所選的一類(lèi)MCU控制器。監(jiān)測(cè)控制節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)的主節(jié)點(diǎn)，為子網(wǎng)通信控制的樞紐，并承擔(dān)與上位機(jī)的通信等任務(wù)。從節(jié)點(diǎn)為一般的分布式數(shù)據(jù)采集，控制或執(zhí)行系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，完成系統(tǒng)各部

4、分具體的功能。CAN總線的傳輸介質(zhì)為雙絞線。2CAN總線通信控制器設(shè)計(jì)及運(yùn)行CAN總線通信控制器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2CAN總線通信節(jié)點(diǎn)CAN總線主挖制塑CAN節(jié)點(diǎn)模塊中的主控制器利用輸入輸川端口實(shí)現(xiàn)針對(duì)溫度、壓力、深度等傳感器的數(shù)據(jù)采集，以及針對(duì)常用的一些I/O功能模塊的控制。CAN總線協(xié)議控制器是CAN總線節(jié)點(diǎn)通信的核心，它實(shí)現(xiàn)了CAN總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層2層協(xié)議的功能。CAN收發(fā)器是節(jié)點(diǎn)和CAN總線的物理接口元件，它負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)信號(hào)送到總線上去，其接口電氣特性必須與CAN總線的完全兼容，在CAN總線端節(jié)點(diǎn)還需要考慮總線匹配電阻的問(wèn)題。實(shí)際系統(tǒng)的通信接口

5、由：微處理器AT89C51.控制器SJA1000.收發(fā)器82C250.高速光電耦合器6N137等構(gòu)成。其中微處理器AT89C51負(fù)責(zé)SJA1000的初始化，通過(guò)控制SJA1000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。SJA1000的AD0-AD7連接到AT89C51的P0口,/CS連接到AT89C51的P2.7,P2.7為低電平時(shí)可以選中SJA1000,CPU通過(guò)這些地址可以對(duì)SJA1000進(jìn)行相應(yīng)的讀/寫(xiě)操作。SJA1000的/RI）、/WR、ALE分別與AT89C51的對(duì)應(yīng)引腳相連,/INT接AT89C51的/INT1,也可以通過(guò)中斷的方式訪問(wèn)SJAlOOOoC

6、AN總線收發(fā)器82C250采用茅分傳輸方式。為了增強(qiáng)CAN節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，SJA1OOO的TX0和RXO并不是直接與82C250的TXD和RXD相連，而是通過(guò)高速光耦6N137與82C250相連,這樣可實(shí)現(xiàn)總線上各節(jié)點(diǎn)間的的電氣隔離。82C250與CAN總線的接口部分也采取了一定的抗干擾措施。82C250的CANII和CAXL的引腳各門(mén)通過(guò)一個(gè)5歐姆的電阻與CAN總線相連，電阻可以起到一定的限流作用，保護(hù)82C250免受過(guò)流的沖擊。CANII和CANL與地之間并聯(lián)了兩個(gè)30pf的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的作用。CANII和CAN

7、LZ間加一個(gè)120歐姆的終端電阻來(lái)匹配總線阻抗，提高總線額的抗干擾能力。另外在單片機(jī)P1.1和P1.2口，接發(fā)光二極管，用來(lái)指示數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的狀態(tài)。復(fù)位電路設(shè)計(jì)：AT89C51是高電平復(fù)位，直接采用了上電復(fù)位電路，SJA1000是低電平復(fù)位，系統(tǒng)中使用單片機(jī)的I/O引腳來(lái)控制SJA1000的復(fù)位引腳。電源設(shè)計(jì)：由于節(jié)點(diǎn)內(nèi)芯片對(duì)電源電壓的穩(wěn)定性要求比較高，我們采用輸入+9的直流穩(wěn)壓電源，在經(jīng)過(guò)LM7805三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓濾波后得到穩(wěn)定的+5V電壓作為各個(gè)芯片的工作電壓。且在各個(gè)芯片的電源輸入引腳都加了0.luf的電容作為濾波穩(wěn)壓作用。以確保芯片工作電壓的穩(wěn)定。撥

8、碼開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)CAN節(jié)點(diǎn)波特率的選擇，及