防洪、抗旱給國家和家庭造成巨大的經(jīng)濟損失，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)為水情測報控制提供良好的技術(shù)平臺，設(shè)計了一個最小系統(tǒng)，能夠在有人或者無人的情況下，通過PC機或上位機發(fā)送用戶需要的指令遠程控制電機工作，從而控制閘門的升降，實現(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)計結(jié)構(gòu)主要由4個模塊構(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

2．1 電源轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計

系統(tǒng)各個模塊需要使用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)計采用一個電源轉(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。每一個轉(zhuǎn)換后的電壓都用了一個發(fā)光二極管的亮滅來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)換器有問題(損壞)。

2．2 中心模塊設(shè)計

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

在此模塊中留有1個JTAG接口，用于調(diào)試程序；并接上了8個撥碼開關(guān)，設(shè)置波特率和選擇采用何種通信方式進行通信(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)動電路，控制電機；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進行系統(tǒng)復(fù)位和低壓保護，當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)電壓低于4．4 V的時候，它輸出一個復(fù)位脈沖進行系統(tǒng)復(fù)位，起到低壓保護，同時在其MR引腳上接上一個按鈕到地，通過按鈕給一個低電平實現(xiàn)手動復(fù)位系統(tǒng)。

2．3 通信模塊設(shè)計

要輸出板工作，必須由上面的PC機或者上位機下達指令，告訴輸出板該控制哪個閘門開閉，這個就需要上位機與終端進行通信。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，輸出板一般與PC機直接相連，這時一般采用RS232通信；當(dāng)通信距離較長時，一般采用RS485通信和CAN通信，但兩者也有差別。RS485總線通信模式由于使用了差分電平傳輸信號，傳輸距離比RS232更長，最多可達到l 500 m，同時具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、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，但對于在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)冗余量較大，干擾強度太大，速度要求高的應(yīng)用場所不適宜用RS485總線通信。而CAN總線通信除了有RS485通信的優(yōu)點以外，還能承受較大的傳輸數(shù)據(jù)量，抗干擾能力較強。

LPC2119輸出TTL電平，在用RS232通信時，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進行電平轉(zhuǎn)換。同時加上了穩(wěn)壓管進行保護，因為一般RS232通信都是與PC機直接相連，環(huán)境不太惡劣，所以保護就比較簡單。具體的電路實現(xiàn)如圖2所示。