漂流浮标数据采集系统设计

摘要

海洋观测是认识海洋、研究海洋、开发利用海洋的基础，海洋观测仪器则是海洋观测的工具和手段。漂流浮标是依照海洋调查、环境监测、气象预报和科学实验的需要而逐步发展起来的一种小型的海洋水文气象观测平台，具有自动连续采集海洋水文气象数据、定位和传输数据等功能，可在各种海洋调查中对海流走向、流径进行大尺度测量。该类浮标有体积小、重量轻、便于投放、不易遭破坏、不受人为限制等特点，可在海洋中连续工作几个月至两年，适用于大面积海域调查、海气相互作用研究、自然灾害和突发性环境污染调查等诸多方面。 由于受到漂流浮标体积小、工作时间长、抛弃式仪器等条件限制，漂流浮标数据采集系统在设计时，在尺寸、功耗、成本等方面要求比较高。 本论文中针对这些要求，设计了一种低功耗、小尺寸、低成本的漂流浮标数据采集系统。木义主要研究了以下几个问题：软、硬件设计的低功耗设计和低功耗、低成本器件的选型。主要工作放在软、硬件的低功耗设计上。 根据系统的功能需求，同时考虑目前低功耗化和微型化的发展趋势，选用了TI公司的一款16位超低功耗的混合信号处理器－－MSP4.30F149单片机作为系统的主控芯片。器件及部分传感器选用低功耗器件，如FM3130、SP3819、MS5534B等，工作电压根据系统要求对CPU周围器件的电源实时控制；在传感器的选择方面，除了传感器性能和尺寸外，低功耗也是一个非常重要的考核指标；在继电器的选型设计时，摒弃了功耗较大的电磁式继电器等，采用两个MOS管设计了一种低功耗继电器电路。另外在软件设计时也充分考虑了低功耗要求：在满足系统要求的情况下系统时钟采用32768Hz，并且系统大部分时间处于睡眠状态，工作时由外部中断唤醒；及时关闭周围器件和传感器电源。 经过5个多月的实验室实验，漂流浮标数据采集系统的各项指标达到了设计要求，其运行稳定可靠、尺寸满足要求、功耗低。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题背景

1.2浮标数据采集系统的国内外情况

1.3论文的主要内容

2漂流浮标系统的总体构成

2.1漂流浮标系统组成

2.2漂流浮标系统特点及测量参数

2.3下位机系统方案

2.4本章小结

3系统硬件设计

3.1功能模块设计

3.2总线接口设计

3.3本章小结

4系统软件设计

4.1软件总体设计

4.2时钟设定

4.3接口协议

4.4软件抗干扰设计

4.5本章小结

5实验

5.1实验设备

5.2实验步骤

5.3实验结果

5.4结论

6 总结及展望

参考文献

附录

致谢

个人简历及发表的学术论文