基于RS—485總線(xiàn)的分布式水下電腦燈控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和城市美化建設(shè)的需要,水下電腦燈及其控制系統(tǒng)正被提出和加以研究.水下電腦燈是光學(xué)、機(jī)械、電子、電氣及計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的綜合產(chǎn)物,其在水下場(chǎng)合的應(yīng)用,開(kāi)辟了電腦燈應(yīng)用的新領(lǐng)域.水下電腦燈目前在國(guó)內(nèi)還是空白,該論文正是基于此現(xiàn)狀進(jìn)行分布式水下電腦燈控制系統(tǒng)的研究.該文提出了基于MSP430F123先進(jìn)微控制器和RS-485總線(xiàn)的分布式水下電腦燈控制系統(tǒng)的解決方案.論文綜述了電腦燈的發(fā)展歷史和水下電腦燈的發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了最

2、新微控制器MSP430F123的總體性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并對(duì)其處理能力、可編程邏輯控制、片上外圍模塊、功耗特點(diǎn)以及開(kāi)發(fā)方式等方面進(jìn)行了較詳細(xì)論述.根據(jù)水下電腦燈特殊的控制要求和分布式控制的特點(diǎn)以及水下工作環(huán)境的特征,將整體系統(tǒng)劃分為上位機(jī)管理部分和下位機(jī)實(shí)時(shí)控制部分,分析和研究了上下位機(jī)的軟硬件體系結(jié)構(gòu)及相應(yīng)控制方法.基于RS-485總線(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),研究了以MSP430F123為核心的下位機(jī)硬件構(gòu)成和軟件結(jié)構(gòu).硬件系統(tǒng)包括系統(tǒng)主模塊

3、以及電源、485總線(xiàn)接口、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和開(kāi)關(guān)量控制等四個(gè)外圍模塊.軟件系統(tǒng)研究了兩種控制方式:基于485的網(wǎng)絡(luò)控制方式和系統(tǒng)內(nèi)部方式;控制軟件主要包括背景控制模塊、外部網(wǎng)絡(luò)及內(nèi)部方式控制模塊.在背景控制模塊中,研究了系統(tǒng)的初始化設(shè)置和內(nèi)、外部控制方式的切換方法;在外部網(wǎng)絡(luò)及內(nèi)部方式控制模塊中,將外部網(wǎng)絡(luò)控制方式參照OSI模型逐層加以剖析,提出了"雙向主動(dòng)式數(shù)據(jù)"傳輸方式;在系統(tǒng)的內(nèi)部控制方式中,研究了FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查表算法,有效地解

4、決了大數(shù)據(jù)量處理問(wèn)題,其中所提出的查詢(xún)方式通信模塊,很好地解決了下位機(jī)程控狀態(tài)的主動(dòng)返回問(wèn)題.研究了內(nèi)、外部方式控制、脈沖時(shí)序生成和驅(qū)動(dòng)控制以及位置控制等控制方法.提出了基于定時(shí)器中斷的定時(shí)取反和定時(shí)移位兩種脈沖時(shí)序生成方法,其中定時(shí)移位法,有效地解決了驅(qū)動(dòng)脈沖之間的"無(wú)縫"接合問(wèn)題;針對(duì)顏色片和快門(mén)的控制要求,研究了相應(yīng)的位置、方向和速度控制算法,提出了顏色片控制的分度控制法和平均步長(zhǎng)控制法.論文的最后介紹了分布式水下電腦燈的應(yīng)用實(shí)例