基于CAN总线和无线技术的输液网络化监控系统设计
出处:21ic 发布于:2020-02-10 11:41:15
1 总体框架设计
根据设计要求。系统由1个主控机和N个CAN节点执行机组成,它们都挂接在双绞线上,组成一个CAN总线通信局部通信网络,CAN总线通信网络中的主控机安装无线数据收发器nRF2401。与另一个中心控制主机组成无线通信网络,整个系统的关键任务是实现CAN总线内部局域网通信以及无线通信网络的通信。其系统总体结构框图如图1所示。
2 CAN总线结构
2.1 主控节点设计
CAN总线主控机系统由单片机系统、CAN总线通信接口、人机接口、点滴速度传感器和串口通信模块及无线通信模块组成。CAN总线通信接口通过双绞线收发数据,实现与执行机的连通。结构框图如图2所示,主控机负责与无线通信网络进行数据传输,同时也是CAN总线网络中的一个节点,在整个系统中起着主导作用,无线通信模块采用2.4 G的nRF2401通信芯片,而CAN总线通信模块采用SJA1000和PCA82C 250,通过单片机控制,实现与其他节点通信。其他从节点除了没有无线收发模块以外,其他部分与主控机完全相同。
2.2 CAN通信模块设计
CAN通信模块是本设计的,它负责系统中主控机和执行器之间的数据通信。单个CAN总线节点由单片机、CAN总线控制器、高速光电耦合器及总线驱动器组成,可编程控制。故称之为智能节点。设计中CAN通信模块采用了独立式的CAN控制器,数据通过对控制器编程写入控制器芯片的发送缓冲区里发送出去,目的节点则负责把数据接收到数据接收缓冲区里,再通过CAN总线接口和单片机之间的数据总线,传递给单片机进行处理。设计方案如图3所示。
无线收发模块采用nRF2401芯片,该芯片具有内置地址解码器、先入先出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器、功率放大器等功能模块,只需要很少的外围元件,使用非常方便。硬件电路连接实现单片机与nRF2401芯片的接口连接。发送端与接收端硬件连接几乎一样,具有通用性,可以实现半双工通信。单片机使用的是STC89C52,成本低,控制简单,容易扩展。硬件电路如图4所示。
基于CAN总线和无线技术的输液网络化监控系统设计
需要注意的是,nRF2401的供电电压范围为1.9~3.6 V,但引脚可直接收单片机5 V的I/O口相联。为了使nRF2401更好地工作,进行分压处理。
4 系统软件总体设计
根据设计要求,系统实现功能及软件总体设计如图5所示。系统包含两大部分,无线服务终端和CAN总线通信系统。无线服务终端由nRF2 401和STC89C52组成,可以向CAN总线通信网络中的任一节点发送和读取数据。CAN总线通信系统,由3个节点组成,一个节点上接无线收发器nRF2401负责与无线终端系统通信,另外2个节点由图5所示的单片机CAN总线收发系统构成。
无线服务终端主要起中心控制主机的作用,通过无线模块将指令发送到CAN总线无线接收控制中心,并接收该控制中心检测数据,显示到服务终端液晶模块中。指令信号可通过按键进行设置,其主程序流程图如图6所示。
基于CAN总线和无线技术的输液网络化监控系统设计
CAN总线无线接收控制中心的主要作用是将节点的数据由CAN总线通信上传到控制中心,再通过无线发送到服务终端,并接收服务终端的指令,通过CAN总线通信下传到相应节点,CAN总线中心控制软件流程如图7所示,CAN总线通信、无线通信、节点程序流程和其他子程序流程在此不详解。
完成所有软、硬件后,对CAN总线内部局域网通信、无线收发系统通信、CAN总线与无线收发系统相互通信3部分进行测试,测试内容主要有:CAN总线局域网内部各节点自发自收、相互收发、一对多发送和多对一发送;无线终端与CAN总线之间相互收发;单节点与中心控制主机的收发数据。以上每项测量发送10个字节,所有结果显示正确,各部分数据传输正确,报错率为0%。
5 结论
本论文根据中大型医院的需要,针对现有静脉输液监测技术,提出了一种CAN总线和无线技术的输液网络监控系统。设计并制作了CAN总线节点及通信模块、无线数据收发模块,并为系统开发了配套的软件。完成了CAN总线内部局域网通信、无线收发系统通信、CAN总线与无线收系统相互通信,试验表明,该系统数据传输与收发正常,错误率为0%。
版权与免责声明
凡本网注明“出处:维库电子市场网”的所有作品,版权均属于维库电子市场网,转载请必须注明维库电子市场网,https://www.dzsc.com,违反者本网将追究相关法律责任。
本网转载并注明自其它出处的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品出处,并自负版权等法律责任。
如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。
- I2C系统适应性引体向上2024/4/12 17:03:24
- RS-232 和 RS-485 有什么区别?2024/4/11 16:24:08
- spi接口的基本概念2024/4/10 17:52:03
- 总线收发器教程2024/4/8 16:19:32
- 什么是rj45接口?rj45接口有什么用2024/4/2 17:43:28
- 英特尔数据存储如何操作和实现
- 什么是微动开关_微动开关有什么用_微动开关使用方法
- VCC,VDD,VEE,VSS在电源原理图中有什么区别?
- 低压配电系统设计规范_低压配电系统设计注意事项
- xEV 主逆变器电源模块中第四代 SiC MOSFET 的短路测试
- 光耦详细应用教程
- 定义绝缘耐久性评估的电压脉冲测试要求
- 采用沟槽MOS结构,使存在权衡关系的VF和IR相比以往产品得到显著改善 ROHM推出实现业界超快trr的100V耐压SBD“YQ系列”
- NOVOSENSE - 纳芯微推出车规级温湿度传感器NSHT30-Q1,助力汽车智能化发展
- Keysight - EV 电池设计创新:扩大续航里程、延长电池寿命