智能封堵器水上通信中單片機系統(tǒng)電路的設(shè)計

摘要：為了實現(xiàn)封堵器海洋工作環(huán)境中的無線遙控動作，封堵器在海底工作中采用了水聲通信技術(shù)。文章首先介紹了水聲通信系統(tǒng)的整體設(shè)計。在前期工作中，從影響水聲通信的因素出發(fā)，對水聲通訊頻率的選擇及水聲換能器的選型進(jìn)行了研究，確定了水聲通訊的載波頻率。在此基礎(chǔ)上提出了基于單片機的水聲Modem的制作方案，設(shè)計了單片機系統(tǒng)電路。并對單片機至Modem的電路進(jìn)行了初步調(diào)試，實現(xiàn)了單片機到Modem的初始化連接。完成了信號接收濾波放大電路線路的設(shè)計和制作。
關(guān)鍵詞：封堵器：單片機；水聲換能器；調(diào)制解調(diào)器

1 智能封堵器水聲通信系統(tǒng)
用于海底管道的智能封堵器，重要的是如何實現(xiàn)其水上水下通訊系統(tǒng)，以完成平臺的遙控操作。整套通訊系統(tǒng)主要由海上控制中心、外部通訊鏈路、以及遙控執(zhí)行機構(gòu)三個邏輯子系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)主要是基于聲波和超低頻電磁波來進(jìn)行雙向通訊。由于海洋環(huán)境的特殊性，故采用了水聲無線通信方式。
封堵器通訊系統(tǒng)分為水上收／發(fā)和水下收／發(fā)通訊系統(tǒng)兩部分。水上部分由計算機、Modem、收／發(fā)濾波放大電路和雙向換能器組成；水下部分由水下雙向換能器、收／發(fā)放大濾波電路、水聲／ELF轉(zhuǎn)換電路和ELF-Modem+單片機控制系統(tǒng)組成。因為信號均為收／發(fā)雙向傳遞，所以采用雙向換能器，雙向換能器既可發(fā)送聲波信號又可接收聲波信號，即換能器的內(nèi)部既有發(fā)射器又有水聽器。在前期工作中，提出了如圖1所示的水聲通訊方案。本文就單片機控制系統(tǒng)電路做了以下設(shè)計。

2 單片機系統(tǒng)的設(shè)計
單片機系統(tǒng)主要由電源、A／D轉(zhuǎn)換、PWM調(diào)節(jié)電路、主控電路、串行通訊以及為調(diào)試電路方便而設(shè)計的開關(guān)不進(jìn)和顯示電路等組成。
2．1 主控電路的設(shè)計
單片機系統(tǒng)的主控電路如圖2所示。主芯片ATmega169的PC0-PC7作為顯示控制端口，PA0-PA7在C語言編程環(huán)境定義為Din 1至Din 8即TTL電平數(shù)字輸入，PD0-PD7為數(shù)字量輸入通道，PF0-PF7為模擬量輸入通道，PB5、PB6作為PWM控制以備控制簡單的機械動作，PE0、PE1作為通訊端口，PE2-PE5接DIP開關(guān)為調(diào)試程序方便所設(shè)置。另外還有中斷和蜂鳴器的設(shè)置等。ATmega169的23、24腳接晶振，為ATmega169提供時鐘。