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《基于can總線的有纜遙控水下機器人通信系統(tǒng)設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于CAN總線的有纜遙控水下機器人通信系統(tǒng)設計學院專業(yè)學生姓名班級學號基于CAN總線的有纜遙控水下機器人通信系統(tǒng)設計1基于ROV的CAN總線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)設計在海洋復雜環(huán)境下作業(yè)的有纜遙控水下機器人(ROV,RemotelyOperatedVehicle)對實吋數(shù)據(jù)通信和現(xiàn)場測控冇較高的要求，本文研究冇纜遙控水下機器人的基TCAN總線的多主節(jié)點構(gòu)架的底層網(wǎng)絡通信結(jié)構(gòu)，并構(gòu)造總線控制節(jié)點，用多主結(jié)構(gòu)的分布式總線結(jié)構(gòu)取代以往水下機器人采用的集中式控制結(jié)構(gòu)及主從式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，總線上節(jié)點在大部分吋間里并行工作，完成不同的任務和功能。木設計以自主研制的MC-ROV實驗設備為
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)單元進行分類，分為4大類節(jié)點：(1)總控單元(2)執(zhí)行機構(gòu)，即姿態(tài)與推進單元，包括：前進后退、上浮下潛、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)、水平調(diào)節(jié)、縱傾等動作執(zhí)行；(3)數(shù)據(jù)采集與通信，包括對各種測量傳感器的數(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。針對不同的節(jié)點構(gòu)建具基于事件觸發(fā)的工作流程時序，將其封裝與不同的節(jié)點控制器中，首先在仿真平臺下進行多種情況下的的數(shù)字仿真實驗，確定ROV通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；然后進行硬件在回路仿真實驗，驗證系統(tǒng)設計的實吋性、穩(wěn)定性和可靠性；接著進行節(jié)點的硬件系統(tǒng)開發(fā)設計，實現(xiàn)CAN通信協(xié)
3、議應用層的制定及其軟件代碼的編寫，完成對原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)絡如圖1所示。CANHz檢測控制節(jié)點卩CAN總線p（雙絞線）.CANUSB2-監(jiān)控系統(tǒng)平臺?圖1CAN總線通信網(wǎng)絡圖屮CANUSB2充當I■辦議分析器和I■辦議轉(zhuǎn)換的功能，實時監(jiān)測網(wǎng)絡屮數(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MCU控制器。監(jiān)測控制節(jié)點為網(wǎng)絡的主節(jié)點，為子網(wǎng)通信控制的樞紐，并承擔與上位機的通信等任務。從節(jié)點為一般的分布式數(shù)據(jù)采集，控制或執(zhí)行系統(tǒng)節(jié)點，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總線通信控制器設計及運行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CAN總線主挖制塑CAN節(jié)點模塊中的主控制器利用輸入輸川端口實現(xiàn)針對溫度、壓力、深度等傳感器的數(shù)據(jù)采集，以及針對常用的一些I/O功能模塊的控制。CAN總線協(xié)議控制器是CAN總線節(jié)點通信的核心，它實現(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)點和CAN總線的物理接口元件，它負責將數(shù)據(jù)信號送到總線上去，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)點還需要考慮總線匹配電阻的問題。實際系統(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負責SJA1000的初始化，通過控制SJA1000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務。SJA1000的AD0-AD7連接到AT89C51的P0口,/CS連接到AT89C51的P2.7,P2.7為低電平時可以選中SJA1000,CPU通過這些地址可以對SJA1000進行相應的讀/寫操作。SJA1000的/RI）、/WR、ALE分別與AT89C51的對應引腳相連,/INT接AT89C51的/INT1,也可以通過中斷的方式訪問SJAlOOOoC
6、AN總線收發(fā)器82C250采用茅分傳輸方式。為了增強CAN節(jié)點的抗干擾能力，SJA1OOO的TX0和RXO并不是直接與82C250的TXD和RXD相連，而是通過高速光耦6N137與82C250相連,這樣可實現(xiàn)總線上各節(jié)點間的的電氣隔離。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的引腳各門通過一個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82C250免受過流的沖擊。CANII和CANL與地之間并聯(lián)了兩個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120歐姆的終端電阻來匹配總線阻抗，提高總線額的抗干擾能力。另外在單片機P1.1和P1.2口，接發(fā)光二極管，用來指示數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的狀態(tài)。復位電路設計：AT89C51是高電平復位，直接采用了上電復位電路，SJA1000是低電平復位，系統(tǒng)中使用單片機的I/O引腳來控制SJA1000的復位引腳。電源設計：由于節(jié)點內(nèi)芯片對電源電壓的穩(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電壓作為各個芯片的工作電壓。且在各個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、碼開關(guān)可實現(xiàn)CAN節(jié)點波特率的選擇，及
