基于RS—485總線的分布式水下電腦燈控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展和城市美化建設的需要,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、機械、電子、電氣及計算機等多學科的綜合產(chǎn)物,其在水下場合的應用,開辟了電腦燈應用的新領域.水下電腦燈目前在國內還是空白,該論文正是基于此現(xiàn)狀進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先進微控制器和RS-485總線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的總體性能和結構特點,并對其處理能力、可編程邏輯控制、片上外圍模塊、功耗特點以及開發(fā)方式等方面進行了較詳細論述.根據(jù)水下電腦燈特殊的控制要求和分布式控制的特點以及水下工作環(huán)境的特征,將整體系統(tǒng)劃分為上位機管理部分和下位機實時控制部分,分析和研究了上下位機的軟硬件體系結構及相應控制方法.基于RS-485總線分布式網(wǎng)絡體系結構,研究了以MSP430F123為核心的下位機硬件構成和軟件結構.硬件系統(tǒng)包括系統(tǒng)主模塊

3、以及電源、485總線接口、步進電機驅動和開關量控制等四個外圍模塊.軟件系統(tǒng)研究了兩種控制方式:基于485的網(wǎng)絡控制方式和系統(tǒng)內部方式;控制軟件主要包括背景控制模塊、外部網(wǎng)絡及內部方式控制模塊.在背景控制模塊中,研究了系統(tǒng)的初始化設置和內、外部控制方式的切換方法;在外部網(wǎng)絡及內部方式控制模塊中,將外部網(wǎng)絡控制方式參照OSI模型逐層加以剖析,提出了"雙向主動式數(shù)據(jù)"傳輸方式;在系統(tǒng)的內部控制方式中,研究了FLASH數(shù)據(jù)存儲查表算法,有效地解

4、決了大數(shù)據(jù)量處理問題,其中所提出的查詢方式通信模塊,很好地解決了下位機程控狀態(tài)的主動返回問題.研究了內、外部方式控制、脈沖時序生成和驅動控制以及位置控制等控制方法.提出了基于定時器中斷的定時取反和定時移位兩種脈沖時序生成方法,其中定時移位法,有效地解決了驅動脈沖之間的"無縫"接合問題;針對顏色片和快門的控制要求,研究了相應的位置、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控制法.論文的最后介紹了分布式水下電腦燈的應用實例