基于微功耗单片机的水声释放器的设计与实现

论文摘要

随着人类对海洋资源开发和海洋环境研究的日益深入,水下设备得到了广泛的应用,如何可靠的对设备进行回收成为人们关心的问题。另外,水下通信技术的迅速发展,使水声遥控系统进入了实用阶段。在这种背景下,水声释放器应运而生。论文介绍了释放器的典型分类和国内外研究现状。阐述了有缆型、定时型和无缆型释放器的工作原理和应用场合。对烧蚀型、爆破型、切缆型和电机驱动型执行机构的原理进行了详细描述,并对其特点进行比较。文中讨论了水声释放器设计所需要解决的水声学理论问题。主要包含信号的传播、环境噪声场以及信道影响。根据经验公式估算了系统工作频段内的传播损失的影响,计算了在典型环境噪声场影响下的系统参数,并对多途问题进行了分析和讨论。论文详细阐述了水声遥控释放器硬件设计思想和原理。以微功耗单片机为硬件核心,设计了低功耗硬件平台。描述了硬件电路的各个功能模块的使用,包含信号的调理、采集、处理和释放动作执行机构等。介绍了系统软件的设计方法,给出了单片机片上外围设备的工作时序和流程,实现了单片机在各个外围设备和模块的配合下对信号的处理、判断和控制等功能。通过硬件定时模块配合控制程序,实现了水声释放器在突发状态下可靠的回收水下设备。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 水声释放器的分类和国内外研究现状
• 1.3 论文的研究内容
• 第2章 水声信道分析及参数选择
• 2.1 水声通信信道的特点及其对水声通信的影响
• 2.1.1 声传播损失
• 2.1.2 多途效应
• 2.1.3 海洋环境噪声
• 2.2 水声信道参数的选择
• 2.2.1 声纳方程
• 2.2.2 声源级SL的预报
• 2.2.3 传播损失的估算
• 2.3 参数的估算
• 2.4 本章小结
• 第3章 硬件电路
• 3.1 放大电路
• 3.2 滤波器
• 3.3 检波电路
• 3.4 光耦隔离电路
• 3.5 MSP430单片机及其外围模块
• 3.5.1 MSP430系列单片机概述
• 3.5.2 MSP430F1611的特点
• 3.5.3 MSP430F1611片上外围设备
• 3.5.4 外围模块
• 3.6 释放机构
• 3.7 电源
• 3.8 PCB板的设计
• 3.9 效果检验
• 3.10 本章小结
• 第4章 软件设计
• 4.1 概述
• 4.2 系统主程序
• 4.2.1 系统初始化
• 4.2.2 ADC12
• 4.2.3 定时器
• 4.3 异步串行通信
• 4.4 DS1302与单片机通信
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢