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声纳浮标数据采集系统的设计与实现

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第1章 绪论

1.1 论文背景和意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 系统的技术指标及论文的主要研究内容

第2章 系统硬件设计

2.1 系统硬件总体方案设计

2.2 系统供电电路设计

2.3 模数转换单元设计

2.4 核心控制电路设计

2.5 数据存储电路设计

2.6 数据转移电路设计

2.7 网络通信接口电路设计

2.8 浮标工作状态管理单元电路设计

2.9 本章小结

第3章 系统软件设计

3.1 系统软件总体方案设计

3.2 模数转换单元程序设计

3.3 数据存储模块程序设计

3.4 网络通信模块程序设计

3.5 工作状态管理单元程序设计

3.6 本章小结

第4章 整机测试与验证

4.1 概述

4.2模数转换单元测试

4.3 数据存储测试

4.4 网络通信端口测试

4.5 浮标工作状态管理单元测试

4.6 系统整体测试

4.7 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录

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摘要

随着当前全球人口的迅速增长、资源短缺和环境恶化问题的不断出现,海洋在资源、空间和战略上巨大的优势日益为人们所关注。先进的海洋科学技术和装备是开发和利用海洋的重要基础。声信号是唯一能够在水中远距离传播的信号形式,作为海洋声学要素调查的主要测量设备,声纳浮标能够准确地采集海洋中水声信号。随着海洋科学研究和海洋综合利用的发展,国内外相关单位对高性能声纳浮标的需求在不断增长。
  论文针对声纳浮标数据采集的需求,设计并实现了16通道声纳浮标数据采集系统。水听器接收到的水声信号进入AD实现数据采集,系统可将采集到的信号存储至本地存储介质或通过网络传输给母船,系统同时可以接收母船指令完成系统工作状态和工作参数的调整,PC机可以直接方便地读取系统内的采集数据。根据系统主要功能,完成系统的总体方案设计并进一步完成了硬件平台及软件程序的总体设计。
  论文先介绍声纳浮标数据采集系统的发展现状和发展趋势。之后根据主要功能的不同将系统硬件平台分为模数转换单元、数据综合管控单元和浮标工作状态管理单元,分别进行设计。模数转换单元主要完成对水听器接收到的弱信号的多通道模数转换工作。数据综合管控单元以TMS320F28335为主控芯片,主要完成对模数转换单元的参数配置、经W5100的数据网络发送、数据存储至本地CF卡及系统内数据的上位机读取工作。浮标工作状态管理单元以超低功耗的MSP430F1611单片机为控制核心,主要完成系统休眠状态、独立工作状态、监视工作状态间的切换及系统的能源管理工作。在CCS和IAR开发环境下使用C语言完成了对数字信号处理器(DSP)和单片机的程序编写并进行了软硬件联调,基本实现了系统功能。最后,对系统中各单元进行了分别测试和整机测试。结果表明,声纳浮标数据采集系统工作稳定,基本实现预期功能,达到系统的设计要求。

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