mhc单片机实时多任务操作系统及其在航标灯控制中的应用

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1、新型遥控遥测航标灯1．项目背景：水路航运系统是运输系统中很重要的一部分，而航道的正确标识是船舶航运安全的重要保障。在我们长达数千公里的河道和海岸沿线，每隔一定距离就必须有一个航标灯，用来指示航道的安全水位区域。以前的航标灯是独立分布的，从被放置后，就独自运行。为了检查航标灯是否运转正常，必须定期的派人去现场巡查。由于距离遥远，需要检查的地点很多，所以经常要派一些船只和人员不断的巡视。因为事先不知道航标灯的情况，对航标灯的巡视维护缺乏目的性，有时一个航标灯的维护和更换器件需要一个来回。这样不但准确性不好，而且船只和人员的开销费用都

2、很大。为了能及时地了解各航标灯的工作状态和工作正常与否，以便有针对性地对出现故障的航标灯进行维护，我们需要一个新的航标灯，这个航标灯能用无线通信方式（GSM或VHF）远程向中心站报告自己的状态，根据这些状态信息，中心站可以做出是否需要派人进行维护及如何维护的决定。航标灯应该有一定的自检功能，在出现故障的情况下能及时向中心站发出报警信息，并且能重新启动以便从故障环节中跳出来，能最大限度的保证航标灯的正常工作。为了在某些情况下能改变灯的灯质（灯的闪亮规律)和其他运行参数，以及对中心站的其他控制做出响应，航标灯应能够执行中心站发来的控

3、制命令。由于海外的环境恶劣，有时航标灯会脱离固定的位置，航标灯应该有定位装置（GPS），能够检测到漂移的出现，并及时向中心站报警。中心站知道了航标灯的位置，就不必大范围的搜索而是能根据位置信息直接找到漂移的航标灯。另外，由于航标灯的能量供给是独立的和有限的，为了延长其持续的工作时间，采用了白天太阳能电池充电和蓄电池蓄电相结合，晚上用蓄电池供电的方式。所以尽量降低功耗对增加航标灯的使用期限十分重要。17/172．项目所实现的功能：基于以上的考虑，本项目就是实现以上设想，设计一个能够进行远程遥控遥测的新型航标灯。航标灯可采集的参数：

4、1)电流模拟输入量：l太阳能电池充电电流l电池供电电流l航标灯工作电流2)电压模拟输入量：l太阳能电池充电电压l蓄电池电压l航标灯工作电压3)光传感器输入：l日光值，并以此判别白天和晚上航标灯可以执行的遥控命令：1.航标灯参数召测。2.航标灯强制开/强制关/光阀控制，三种运行状态之间互相切换。3.更改航标灯灯质（灯质就是灯的闪亮规律）。4.设置通信机（VHF或GSM)定时启动时间点。5.设置航标灯电流、电压的预警、报警门限，包括上限下限。6.时间校正同步：统一各航标灯的时间计数值，包括年月日。7.数据中继：可向邻近的航标灯转发控

5、制命令或其他数据。8.遥控充电开关（配充电控制器)。9.遥控更换灯泡（配智能化灯器)。10.其他的扩展功能。航标灯自身的控制功能：1.接收和执行中心站的遥测遥控命令。2.依灯质控制航标的亮和灭。17/171.增加、修改灯质表项。2.航标灯参数采集。3.数据的初步处理和异常检测，包括采样数据的整定，以及同设定的阀值进行比较检查是否出现异常情况。4.数据校验码（CRC)生成。5.数据报文生成和即时发送。6.航标遥测遥控点故障自动报警。7.电源欠压过压自动报警。8.灯质异常报警。9.自动发送报警信号，并附采集的最新参数，以供中心站进行

6、故障判断决策。10.设置硬件看门狗（watchdog），程序具有自恢复功能。11.休眠模式与正常状态的自动切换。12.航标灯当前设置的自动记录与永久保存（写入FLASH）。13.通信机类型的自动检测，判断是GSM还是VHF或者没有通信机,并根据此判断采用不同的通信控制方式和协议。14.全球定位(GPS)模块的自动检测与配置。17/17二．系统框图1．航标灯远程遥控遥测系统框图控制台航标灯N中继GSM或VHF通信航标灯1服务器打印机图一航标灯远程遥控遥测系统框图注：此图是整个航标灯远程遥控遥测系统框图，它揭示了整个系统的工作情况即

7、：服务器定时查询每个航标灯，每个航标灯都有互不相同的灯号，航标灯接收到灯号为自身的查询命令后就把数据传送到服务器，服务器根据这些数据来了解航标灯的当前工作状态，并做出合理的操作。本项目要实现的设计是航标灯，即图中的”航标灯1”到”航标灯N”17/17的部分。2．航标灯架构框图RTU12V5V3.3VGND电源VHF模块GSM模块换泡机GPS定位模块A/D采样图二航标灯架构航标灯包括以MC68HC908SR12处理器为中心的控制电路、通信机、GPS定位模块、换泡机、以及电源变换模块。通信机：可以根据需要选择VHF数传机或GSM通信

8、模块。用于RTU和中心站之间的数据传输。RTU：即RemoteTerminalUnit,完成与通信机、GPS定位模块、换泡机之间的通信，进行系统的逻辑判断，实现与中心站之间的交互式工作模式。与外接模块的通信都是通过串行通信来进行，其中与VHF数传机和换泡机之间的