水声浮标系统电源管理和采集控制设计与实现

论文摘要

水声浮标是采集和存储水声实验数据的常用设备。本文针对单矢量水听器实际应用要求,设计制作了一个浮标采集系统,实现了数据采集和存储功能,并设置了电源管理电路即值班电路,以降低系统功耗。浮标采集系统主要包括硬件和软件两部分。硬件部分包括值班电路板、信号采集板和采集控制与数据存储板。值班电路板由调理电路、检波电路、比较电路和单片机及外围电路组成,完成对信号与噪声的检测及数字电路上电功能;信号采集板有四路信号输入,完成信号调理以及模数转换功能;采集控制与数据存储板主要由FPGA和DSP及其外围电路组成。软件部分编写了单片机脉冲宽度检测程序,在DSP程序中移植了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ、文件系统μC/FS,并完成增益控制码设置、SD卡驱动程序以及数据采集、存储程序的设计。水声浮标系统进行了值班电路功耗和采集存储功能的实验室测试,并进行水池实验,对采集数据的分析处理结果表明系统整体功能达到了指标要求和预期目标。

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摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 论文研究背景和意义

1.2 浮标采集系统研究现状及优缺点

1.3 方案概述和技术指标

1.4 论文内容安排

第2章水声浮标系统的硬件设计

2.1 硬件系统概述

2.2 值班电路设计

2.2.1 模拟电源

2.2.2 调理电路

2.2.3 噪声门限电路

2.2.4 比较电路

2.2.5 MSP430F149及其外围电路

2.2.6 值班电路调试中注意的问题

2.3 采集控制与数据存储电路板设计

2.3.1 主控制器及其外围电路

2.3.2 DSP程序烧写与引导

2.3.3 SD卡及接口电路设计

2.3.4 SDRAM及接口电路

2.3.5 FPGA及其外围电路

2.3.6 DSP与FPGA接口电路设计

2.3.7 GPS与罗经接口电路

2.3.8 电平转换芯片

2.4 本章小结

第3章水声浮标系统的软件设计

3.1 MSP430单片机程序设计

3.2 DSP程序设计

3.2.1 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的移植

3.2.2 嵌入式文件系统μC/FS移植

3.2.3 SD卡驱动程序设计

3.3 本章小结

第4章浮标采集系统测试

4.1 值班电路功能测试

4.2 采集存储功能测试

4.3 水池实验

4.4 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

附录

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