專利名稱：水下多通道數(shù)據(jù)采集電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于傳感器數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，尤其是一種水下多通道數(shù)據(jù)采集電路。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界各國(guó)都面臨著資源短缺的威脅，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展逐漸消耗了陸地上的資源， 然而海洋中蘊(yùn)藏著巨大而豐富的資源，這就要求我們加大對(duì)海洋資源的開發(fā)和利用，海洋資源研究開發(fā)的第一步是海洋資源的勘探，這就需要用到很多精度很高的儀器來探測(cè)海洋的環(huán)境狀況。目前利用傳感器實(shí)現(xiàn)海洋資源探測(cè)的技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，海洋的環(huán)境復(fù)雜，影響海洋環(huán)境的因素很多，這就要求海洋探測(cè)的儀器設(shè)備要集成各種物理、化學(xué)傳感器，一些要求長(zhǎng)期在海洋中原位觀測(cè)的設(shè)備還要具備低功耗、可靠性高等特點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種水下多通道數(shù)據(jù)采集電路。水下多通道數(shù)據(jù)采集電路包括微控制器電路、A/D前向通道電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路和RS232通訊電路。微控制器電路包括MSP430F149芯片U17、第二晶振Y2、第五i^一電容C51，第五十八電容C58、第十極性電容E10、第i^一極性電容El 1。第二晶振Y2 —端接MSP430F149芯片U17的XIN腳，另一端接MSP430F149芯片 U17的X0UT/TCLK腳，第五—^一電容C51的一端接MSP430F149芯片U17的DVCC腳，另一端接數(shù)字地，第五十八電容C58的一端接MSP430F149芯片U17的AVCC腳，另一端接模擬地， 第十極性電容ElO的正極一端接MSP430F149芯片U17的AVCC腳，另一端接模擬地，第十一極性電容Ell的正極一端接MSP430F149芯片U17的DVCC腳，另一端接數(shù)字地，MSP430F149 芯片U17的DVSS、XT2IN接數(shù)字地，AVSS接模擬地，AVCC腳和DVCC腳均接電壓為+3. 3V的電源，MSP430F149芯片U17的P6. 1-P6. 7腳為七路A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道的接口。A/D前向通道電路將本系統(tǒng)的化學(xué)傳感器與溫度傳感器所測(cè)得的電量經(jīng)過濾波、 放大轉(zhuǎn)換為與單片機(jī)A/D參考電壓所匹配的電壓信號(hào)。由于有8路通道，每路通道基本相似，因此這里只選擇其中一路化學(xué)傳感器的A/D前向通道電路。該A/D前向通道部分包括第十四電阻R14，第二i^一電阻R21，第二十二電阻R22，第二十九電阻R29，第三十三電阻 R33，第八電容C8，第九電容C9，第十電容C10，第i^一電容C11，第十七電容C17，第二十六電容C26，第三十電容C30，第三十五電容C35，第三運(yùn)算放大器U3A，第四運(yùn)算放大器U4A。第十四電阻R14的一端接化學(xué)傳感器，另一端接第三運(yùn)算放大器U3A的同向輸入端，第二十一電阻R21的一端接第四運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的輸出端，第二十二電阻R22的一端接第三運(yùn)算放大器U3A的輸出端，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端，第二十九電阻似9的一端接參考電壓，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的同相輸入端，第三十三電阻R33的一端接第四運(yùn)算放大器U4A的輸出端，另一端接MSP430F149芯片U17的P6. 6/A6腳，第八電容C8的一端接模擬地，另一端接第三運(yùn)
4算放大器U3A的正向電源輸入端，第九電容C9的一端接模擬地，另一端接第三運(yùn)算放大器 U3A的負(fù)向電源輸入端，第十電容ClO的一端接模擬地，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的正向電源輸入端，第十一電容Cl 1的一端接模擬地，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的負(fù)向電源輸入端，第十七電容C17的一端接模擬地，另一端接MSP430F149芯片U17的P6. 6/A6腳，第二十六電容以6的一端接模擬地，另一端接第三運(yùn)算放大器U3A的同向輸入端，第三十電容 C30的一端接第四運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的輸出端， 第三十五電容C35的一端接模擬地，另一端接MSP430F149芯片U17的P6. 6/A6腳，第三運(yùn)算放大器U3A的反相輸入端與其輸出端相接，第三運(yùn)算放大器U3A和第四運(yùn)算放大器U4A 的正相電源輸入端均接+3. 3V電源，負(fù)向電源輸入端均接-3. 3V電源。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片AT45DB321BU14、第五十電阻R50。第五十電阻R50的一端接+3. 3V電源，另一端接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片 AT45DB321BU14 的 RDY/BUSY 腳，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片 AT45DB321BU14 的
^腳和VCC腳接+3. 3V電源，GND腳接數(shù)字地，RESET腳接MSP430F149芯片U17的P4. 7/
TBCLK 腳，RDY/BUSY 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 Pl. 5/TA0 腳，CS 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 0/STE1 腳，SCK 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 3/UCLK1 腳，SI 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 1/SIM01 腳，SO 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 2/ SOMIl 腳。實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路包括標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10、第一晶振Y1、第四十五電容C45、 第四十六電容C46、第六極性電容E6、第四十五電阻R45、第四十六電阻R46、第四十七電阻 R47、第二二極管D2、第三二極管D3、第一電池BT1。第一晶振Yl的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的OSCO腳，另一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的OSCI腳，第四十五電容C45的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的 OSCI腳，另一端接數(shù)字地，第四十六電容C46的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VSS 腳，另一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VDD腳，第六極性電容E6的正極接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VDD腳，負(fù)極接地，第四十五電阻R45的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10 的INT腳，另一端接+3. 3V電源，第四十六電阻R46的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的 SCL腳，另一端接+3. 3V電源，第四十七電阻R47的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的 SDA腳，另一端接+3. 3V電源，第二二極管D2的一端接+3. 3V電源，另一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片 PCF8563U10的VDD腳，第三二極管D3的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VDD腳，另一端接第一電池BTl的正極，第一電池BTl的負(fù)極接數(shù)字地，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的INT 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P2. 5/Rosc 腳，SCL 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P2. 7/TA0 腳， SDA 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P3. 0/STE0 腳。RS232通訊電路包括RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12、第五十四電容C54、第五十五電容C55、第五十九電容C59、第六十電容C60、第四十九電阻R49、第五十四電阻R54、 第二發(fā)光二極管LED2、第一開關(guān)Si、第四接線端子J4。第五十四電容C54的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的Cl+腳，另一端接 RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的Cl-腳，第五十五電容C55的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的C2+腳，另一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的C2-腳，第五十九電容C59的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的V-腳，另一端接數(shù)字地，第六十電容C60的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的V+腳，另一端接數(shù)字地，第四十九電阻R49的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的0N/0FF腳，另一端接第二發(fā)光二極管LED2的正極，第五十四電阻R54的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC138OT12的ON腳，另一端接數(shù)字地，第二發(fā)光二極管LED2的一端接第四十九電阻R49，另一端接數(shù)字地，第一開關(guān)Sl的一端接+3. 3V電源，另一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的0N/0FF腳，第四接線端子J4的 B3腳和A3腳接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的TR2out腳，A2腳接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的RX2in腳，Bl腳和Al腳接數(shù)字地，電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的D-DIS腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 5/SMCLK 腳，TR2in 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P3. 4/UTXD0 腳，RX2out腳接MSP430F149芯片U17的P3. 5/URXD0腳，GND腳接數(shù)字地，VCC腳接電壓為 +3. 3V的電源。本實(shí)用新型的主要特點(diǎn)是選用的MSP430F149微控制器自帶8路12位AD通道， 將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，每次采樣獲得的數(shù)據(jù)將自動(dòng)保存到MSP430F149的RAM 中。通過軟件的控制，在一定組數(shù)據(jù)采集完畢后，將此數(shù)據(jù)連同實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供的時(shí)間信息以 SPI總線的通訊方式及時(shí)存儲(chǔ)到FLASH存儲(chǔ)器中。單片機(jī)每隔一段時(shí)間采樣一次，在不采樣時(shí)間，可以通過軟件控制使單片機(jī)處于低功耗模式(LPM3)，此時(shí)CPU被禁止，主時(shí)鐘MCLK 被禁止，子時(shí)鐘SMCLK被禁止，MSP430F149自帶的數(shù)控RC振蕩器DCO被禁止，ACLK輔助時(shí)鐘保持活動(dòng)，通過這種方式可以大大的降低功耗，此時(shí)微控制器的功耗只有6uW左右，幾乎可以忽略不計(jì)。定時(shí)采樣功能由定時(shí)器TimerA完成，通過軟件的設(shè)置，選擇定時(shí)器的時(shí)鐘源為ACLK，當(dāng)預(yù)設(shè)的定時(shí)采樣時(shí)間到來時(shí)，在定時(shí)器的中斷子程序中將MCU被激活，整個(gè)系統(tǒng)又處于活動(dòng)狀態(tài)，所有I/O 口恢復(fù)使用以實(shí)現(xiàn)MSP430F149同外圍芯片間的通訊。當(dāng)探測(cè)頭放在海底達(dá)到一定的時(shí)間后，我們將探測(cè)頭拖出海面時(shí)，存放在FLASH存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)通過RS232串行通訊輸出到PC機(jī)中，以便進(jìn)行下一步的分析研究工作。由于FLASH存儲(chǔ)器即使在掉電的情況下，比方說電池壞掉了等，也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)比較可靠。

圖1是本實(shí)用新型微控制器MSP430F149芯片的電路圖；圖2是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分的電路圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分的電路圖；圖4是本實(shí)用新型RS232串口通訊部分的電路圖；圖5是本實(shí)用新型A/D前向通道部分的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。水下多通道數(shù)據(jù)采集電路包括微控制器電路、A/D前向通道電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路和RS232通訊電路。如圖1所示，微控制器電路包括MSP430F149芯片U17、第二晶振Y2、第五i^一電容 C51，第五十八電容C58、第十極性電容E10、第i^一極性電容E11。第二晶振Y2 —端接MSP430F149芯片U17的XIN腳，另一端接MSP430F149芯片U17 的X0UT/TCLK腳，第五i^一電容C51的一端接MSP430F149芯片U17的DVCC腳，另一端接數(shù)字地，第五十八電容C58的一端接MSP430F149芯片U17的AVCC腳，另一端接模擬地，第十極性電容ElO的正極一端接MSP430F149芯片U17的AVCC腳，另一端接模擬地，第十一極性電容Ell的正極一端接MSP430F149芯片U17的DVCC腳，另一端接數(shù)字地，MSP430F149芯片U17的DVSS、XT2IN接數(shù)字地，AVSS接模擬地，AVCC腳和DVCC腳均接電壓為+3. 3V的電源，MSP430F149芯片U17的P6. 1-P6. 7腳為七路A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道的接口。如圖5所示A/D前向通道電路將本系統(tǒng)的化學(xué)傳感器與溫度傳感器所測(cè)得的電量經(jīng)過濾波、放大轉(zhuǎn)換為與單片機(jī)A/D參考電壓所匹配的電壓信號(hào)。由于有8路通道，每路通道基本相似，因此這里只選擇其中一路化學(xué)傳感器的A/D前向通道電路。該A/D前向通道部分包括第十四電阻R14，第二i^一電阻R21，第二十二電阻R22，第二十九電阻R29， 第三十三電阻R33，第八電容C8，第九電容C9，第十電容C10，第i^一電容C11，第十七電容 C17，第二十六電容C26，第三十電容C30，第三十五電容C35，第三運(yùn)算放大器U3A，第四運(yùn)算放大器U4A。第十四電阻R14的一端接化學(xué)傳感器，另一端接第三運(yùn)算放大器U3A的同向輸入端，第二十一電阻R21的一端接第四運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的輸出端，第二十二電阻R22的一端接第三運(yùn)算放大器U3A的輸出端，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端，第二十九電阻似9的一端接參考電壓，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的同相輸入端，第三十三電阻R33的一端接第四運(yùn)算放大器U4A的輸出端，另一端接MSP430F149芯片U17的P6. 6/A6腳，第八電容C8的一端接模擬地，另一端接第三運(yùn)算放大器U3A的正向電源輸入端，第九電容C9的一端接模擬地，另一端接第三運(yùn)算放大器 U3A的負(fù)向電源輸入端，第十電容ClO的一端接模擬地，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的正向電源輸入端，第十一電容Cl 1的一端接模擬地，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的負(fù)向電源輸入端，第十七電容C17的一端接模擬地，另一端接MSP430F149芯片U17的P6. 6/A6腳，第二十六電容以6的一端接模擬地，另一端接第三運(yùn)算放大器U3A的同向輸入端，第三十電容 C30的一端接第四運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的輸出端， 第三十五電容C35的一端接模擬地，另一端接MSP430F149芯片U17的P6. 6/A6腳，第三運(yùn)算放大器U3A的反相輸入端與其輸出端相接，第三運(yùn)算放大器U3A和第四運(yùn)算放大器U4A 的正相電源輸入端均接+3. 3V電源，負(fù)向電源輸入端均接-3. 3V電源。如圖2所示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片AT45DB321BU14、第五十電阻R50。第五十電阻R50的一端接+3. 3V電源，另一端接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片AT45DB321BU14的
RDY/BUSY腳，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片AT45DB321BU14的@腳和VCC腳接+3. 3V電源，GND腳接數(shù)字
地，RESET 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P4. 7/TBCLK 腳，RDY/BUSY 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 Pl. 5/TA0 腳，CS 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 0/STE1 腳，SCK 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 3/UCLK1 腳，SI 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 1/SIM01 腳，SO 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 2/ SOMIl 腳。如圖3所示，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路包括標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10、第一晶振Y1、第四十五電容C45、第四十六電容C46、第六極性電容E6、第四十五電阻R45、第四十六電阻R46、第四十七電阻R47、第二二極管D2、第三二極管D3、第一電池BT1。第一晶振Yl的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的OSCO腳，另一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的OSCI腳，第四十五電容C45的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的 OSCI腳，另一端接數(shù)字地，第四十六電容C46的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VSS 腳，另一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VDD腳，第六極性電容E6的正極接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VDD腳，負(fù)極接地，第四十五電阻R45的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10 的INT腳，另一端接+3. 3V電源，第四十六電阻R46的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的 SCL腳，另一端接+3. 3V電源，第四十七電阻R47的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的 SDA腳，另一端接+3. 3V電源，第二二極管D2的一端接+3. 3V電源，另一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片 PCF8563U10的VDD腳，第三二極管D3的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VDD腳，另一端接第一電池BTl的正極，第一電池BTl的負(fù)極接數(shù)字地，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的INT 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P2. 5/Rosc 腳，SCL 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P2. 7/TA0 腳， SDA 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P3. 0/STE0 腳。如圖4所示，RS232通訊電路包括RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12、第五十四電容 C54、第五十五電容C55、第五十九電容C59、第六十電容C60、第四十九電阻R49、第五十四電阻R54、第二發(fā)光二極管LED2、第一開關(guān)Si、第四接線端子J4。第五十四電容C54的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的Cl+腳，另一端接 RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的Cl-腳，第五十五電容C55的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的C2+腳，另一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的C2-腳，第五十九電容C59的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的V-腳，另一端接數(shù)字地，第六十電容C60 的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的V+腳，另一端接數(shù)字地，第四十九電阻R49的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的0N/0FF腳，另一端接第二發(fā)光二極管LED2的正極，第五十四電阻R54的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的ON腳，另一端接數(shù)字地，第二發(fā)光二極管LED2的一端接第四十九電阻R49，另一端接數(shù)字地，第一開關(guān)Sl的一端接+3. 3V電源，另一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的0N/0FF腳，第四接線端子J4的 B3腳和A3腳接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的TR2out腳，A2腳接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的RX2in腳，Bl腳和Al腳接數(shù)字地，電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的D-DIS腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 5/SMCLK 腳，TR2in 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P3. 4/UTXD0 腳，RX2out腳接MSP430F149芯片U17的P3. 5/URXD0腳，GND腳接數(shù)字地，VCC腳接電壓為 +3. 3V的電源。A/D前向通道將本系統(tǒng)的化學(xué)傳感器與溫度傳感器所測(cè)得的電量經(jīng)過濾波、放大轉(zhuǎn)換為與單片機(jī)A/D參考電壓所匹配的電壓信號(hào)，經(jīng)過處理的輸入信號(hào)經(jīng)單片機(jī)自帶的8 路12位AD通道，將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。每次采樣獲得的傳感器上的數(shù)據(jù)自動(dòng)保存到MSP430的RAM中，通過軟件的控制，在一定組數(shù)據(jù)采集完畢后，將此數(shù)據(jù)連同實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供的時(shí)間信息以SPI總線的通訊方式及時(shí)存儲(chǔ)到FLASH存儲(chǔ)器中。單片機(jī)每隔一段時(shí)間采樣一次，在不采樣時(shí)間，可以通過軟件控制使單片機(jī)處于低功耗模式(LPM3)，此時(shí) CPU被禁止，主時(shí)鐘MCLK被禁止，子時(shí)鐘SMCLK被禁止，MSP自帶的數(shù)控RC振蕩器DCO被禁止，ACLK輔助時(shí)鐘保持活動(dòng)，通過這種方式可以大大的降低功耗，此時(shí)微控制器的功耗只有 6uW左右，幾乎可以忽略不計(jì)。定時(shí)采樣功能由定時(shí)器TimerA完成，通過軟件的設(shè)置，選擇定時(shí)器的時(shí)鐘源為ACLK，當(dāng)預(yù)設(shè)的定時(shí)采樣時(shí)間到來時(shí)，在定時(shí)器的中斷子程序中將MCU 被激活，整個(gè)系統(tǒng)又處于活動(dòng)狀態(tài)，所有I/O 口恢復(fù)使用以實(shí)現(xiàn)MSP同外圍芯片間的通訊。當(dāng)探測(cè)頭放在海底達(dá)到一定的時(shí)間后，我們將探測(cè)頭拖出海面時(shí)，存放在FLASH存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)通過RS232串行通訊輸出到PC機(jī)中，以便進(jìn)行下一步的分析研究工作。由于FLASH 存儲(chǔ)器即使在掉電的情況下，也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)比較可靠。MSP430F149本身自帶I的RAM，根本不能滿足存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的要求，因此需要外接數(shù)據(jù)存貯器，為將長(zhǎng)期探測(cè)數(shù)據(jù)保存下來，在信號(hào)處理集成電路板上設(shè)計(jì)了 32Mbit的 Flash存儲(chǔ)器AT45DB321B，它能存放327，640組采集數(shù)據(jù)，每40組帶有起始時(shí)間(年，月， 日，時(shí)分秒)，內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)器為8192頁(yè)，每頁(yè)528byte。數(shù)據(jù)記錄為4路化學(xué)傳感器， 3路溫度傳感器；每頁(yè)帶有1個(gè)起始時(shí)間數(shù)據(jù)(年月，日，時(shí)，分，秒)共13個(gè)字節(jié)。每頁(yè)數(shù)據(jù)有40組，一共可用8191頁(yè)，能存放8191 X40組數(shù)據(jù)，假如每組采樣時(shí)間間隔為6秒，可以存儲(chǔ)455個(gè)小時(shí)(即22. 75天)的數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563，時(shí)間可精確到年，月，日，星期，時(shí)，分，秒。并設(shè)有專門的時(shí)間調(diào)節(jié)程序，可以按時(shí)區(qū)的變化調(diào)整時(shí)鐘。PCF8563是低功耗的CMOS實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片，它提供一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)中斷輸出和掉電檢測(cè)器，所有的地址和數(shù)據(jù)通過I2C 總線接口串行傳遞。最大總線速度為400Kbits/s，每次讀寫數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的字地址寄存器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生增量。由于單片機(jī)輸出的是3V的電壓信號(hào)，而與PC機(jī)RS232通訊則要求12V的電平信號(hào)，因此兩者之間需要有電平轉(zhuǎn)換芯片，在此選擇LTC1385，它是低功耗的雙路RS232/UART 轉(zhuǎn)換模塊，具有正常，驅(qū)動(dòng)部分關(guān)斷、睡眠三種模式，可最大限度的降低功耗。
權(quán)利要求1.水下多通道數(shù)據(jù)采集電路，包括微控制器電路、A/D前向通道電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路和RS232通訊電路，其特征在于微控制器電路包括MSP430F149芯片U17、第二晶振Y2、第五i^一電容C51，第五十八電容C58、第十極性電容ElO和第i^一極性電容Ell ；第二晶振Y2—端接MSP430F149芯片U17 的XIN腳，另一端接MSP430F149芯片U17的X0UT/TCLK腳，第五—^一電容C51的一端接 MSP430F149芯片U17的DVCC腳，另一端接數(shù)字地，第五十八電容C58的一端接MSP430F149 芯片U17的AVCC腳，另一端接模擬地，第十極性電容ElO的正極一端接MSP430F149芯片 U17的AVCC腳，另一端接模擬地，第i^一極性電容Ell的正極一端接MSP430F149芯片U17 的DVCC腳，另一端接數(shù)字地，MSP430F149芯片U17的DVSS、XT2IN接數(shù)字地，AVSS接模擬地，AVCC腳和DVCC腳均接電壓為+3. 3V的電源，MSP430F149芯片U17的P6. 1-P6. 7腳為七路A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道的接口 ；A/D前向通道電路有8路通道，每路通道結(jié)構(gòu)一致，包括第十四電阻R14，第二十一電阻 R21，第二十二電阻R22，第二十九電阻R29，第三十三電阻R33，第八電容C8，第九電容C9，第十電容C10，第i^一電容C11，第十七電容C17，第二十六電容C26，第三十電容C30，第三十五電容C35，第三運(yùn)算放大器U3A和第四運(yùn)算放大器U4A ；第十四電阻R14的一端接化學(xué)傳感器，另一端接第三運(yùn)算放大器U3A的同向輸入端，第二十一電阻R21的一端接第四運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的輸出端，第二十二電阻R22的一端接第三運(yùn)算放大器U3A的輸出端，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端，第二十九電阻 R29的一端接參考電壓，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的同相輸入端，第三十三電阻R33的一端接第四運(yùn)算放大器U4A的輸出端，另一端接MSP430F149芯片U17的P6. 6/A6腳，第八電容C8的一端接模擬地，另一端接第三運(yùn)算放大器U3A的正向電源輸入端，第九電容C9的一端接模擬地，另一端接第三運(yùn)算放大器U3A的負(fù)向電源輸入端，第十電容ClO的一端接模擬地，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的正向電源輸入端，第十一電容Cll的一端接模擬地， 另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的負(fù)向電源輸入端，第十七電容C17的一端接模擬地，另一端接MSP430F149芯片U17的P6. 6/A6腳，第二十六電容C26的一端接模擬地，另一端接第三運(yùn)算放大器U3A的同向輸入端，第三十電容C30的一端接第四運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端，另一端接第四運(yùn)算放大器U4A的輸出端，第三十五電容C35的一端接模擬地，另一端接 MSP430F149芯片U17的P6. 6/A6腳，第三運(yùn)算放大器U3A的反相輸入端與其輸出端相接，第三運(yùn)算放大器U3A和第四運(yùn)算放大器U4A的正相電源輸入端均接+3. 3V電源，負(fù)向電源輸入端均接-3. 3V電源；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片AT45DB321BU14和第五十電阻R50 ；第五十電阻R50 的一端接+3. 3V電源，另一端接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片AT45DB321BU14的RDY/BUSY腳，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片 AT45DB321BU14 的‘腳和 VCC 腳接 +3. 3V 電源，GND 腳接數(shù)字地，RESET 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P4. 7/TBCLK 腳，RDY/ BUSY 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 Pl. 5/TA0 腳，CS 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 0/STE1 腳，SCK 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 3/UCLK1 腳，SI 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 1/ SIMOl 腳，SO 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P5. 2/ SOMIl 腳；實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路包括標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10、第一晶振Y1、第四十五電容C45、第四十六電容C46、第六極性電容E6、第四十五電阻R45、第四十六電阻R46、第四十七電阻 R47、第二二極管D2、第三二極管D3和第一電池BTl ；第一晶振Yl的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片 PCF8563U10的OSCO腳，另一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的OSCI腳，第四十五電容C45 的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的OSCI腳，另一端接數(shù)字地，第四十六電容C46的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VSS腳，另一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VDD腳，第六極性電容E6的正極接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VDD腳，負(fù)極接地，第四十五電阻R45 的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的INT腳，另一端接+3. 3V電源，第四十六電阻R46的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的SCL腳，另一端接+3. 3V電源，第四十七電阻R47的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的SDA腳，另一端接+3. 3V電源，第二二極管D2的一端接 +3. 3V電源，另一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VDD腳，第三二極管D3的一端接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的VDD腳，另一端接第一電池BTl的正極，第一電池BTl的負(fù)極接數(shù)字地，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘芯片PCF8563U10的INT腳接MSP430F149芯片U17的P2. 5/Rosc腳，SCL腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P2. 7/TA0 腳，SDA 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P3. 0/STE0 腳；RS232通訊電路包括RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12、第五十四電容C54、第五十五電容C55、第五十九電容C59、第六十電容C60、第四十九電阻R49、第五十四電阻R54、第二發(fā)光二極管LED2、第一開關(guān)Sl和第四接線端子J4 ；第五十四電容CM的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的Cl+腳，另一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的Cl-腳，第五十五電容C55的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的C2+腳，另一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的C2-腳，第五十九電容C59的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的 V-腳，另一端接數(shù)字地，第六十電容C60的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的V+ 腳，另一端接數(shù)字地，第四十九電阻R49的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的ON/ OFF腳，另一端接第二發(fā)光二極管LED2的正極，第五十四電阻R54的一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的ON腳，另一端接數(shù)字地，第二發(fā)光二極管LED2的一端接第四十九電阻R49，另一端接數(shù)字地，第一開關(guān)Sl的一端接+3. 3V電源，另一端接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的0N/0FF腳，第四接線端子J4的B3腳和A3腳接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片 LTC1385U12 的 TR2out 腳，A2 腳接 RS232 電平轉(zhuǎn)換芯片 LTC1385U12 的 RX2in 腳，Bl 腳和 Al 腳接數(shù)字地，電平轉(zhuǎn)換芯片LTC1385U12的D-DIS腳接MSP430F149芯片U17的P5. 5/SMCLK 腳，TR2in 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的 P3. 4/UTXD0 腳，RX2out 腳接 MSP430F149 芯片 U17 的P3. 5/URXD0腳，GND腳接數(shù)字地，VCC腳接電壓為+3. 3V的電源。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種水下多通道數(shù)據(jù)采集電路，本實(shí)用新型是一種能夠采集1～7路化學(xué)、溫度傳感器信號(hào)的電路，并且能夠在海底高溫高壓環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)采集的電路。該電路分為模擬電路部分和數(shù)字電路部分，模擬電路部分主要負(fù)責(zé)對(duì)采集來的傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，去除其中干擾信號(hào)成分，并將其調(diào)整到模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠轉(zhuǎn)化的范圍內(nèi)；數(shù)字部分主要負(fù)責(zé)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)字量并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)芯片中，同時(shí)負(fù)責(zé)整個(gè)電路板的工作控制和對(duì)外通訊。本實(shí)用新型功耗低，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性高。
文檔編號(hào)G01C13/00GK202195813SQ201120336490
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者葉瑛, 周紅偉, 楊厲昆, 楊微, 秦華偉, 陳鷹 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)