海底智能封堵器水聲通信系統(tǒng)的設計

在圖5中，海底的換能器將收到的聲波信號轉換為電信號，經濾波放大后送給變頻器轉換為Modem的載頻信號，Modem將收到信號解調后送至單片機，完成一次單項數(shù)據(jù)信息傳輸。從單片機向計算機逆向傳輸信息的原理與上述原理相同，只是信息的發(fā)起端不同而已。

3 單片機的選型
由于海底封堵維修工作時的長時間、供電條件限制等制約因素，因此單片機的選型，主要從單片機工作的可靠性、節(jié)能性、工作速度和通訊接口的設計出發(fā)。經過調研選擇ATMEL公司的ATmega系列高性能、低功耗的8位AVR微處理器ATmegal69，ATmega169具有以下特性：
(1)先進的RISC結構。130條指令，大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期；32個8位通用工作寄存器；全靜態(tài)工作；工作于16MHz時性能高達16MIPS；只需兩個時鐘周期的硬件乘法器。
(2)非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器。16k字節(jié)的系統(tǒng)內可編程Flash；擦寫壽命：10000次；具有獨立鎖定位的可選Boot代碼區(qū)；通過片上Bo-ot程序實現(xiàn)系統(tǒng)內編程；真正的同時讀寫操作；512字節(jié)的EEPROM；擦寫壽命：100000次；1k字節(jié)的片內SRAM。
(3)可以對鎖定位進行編程以實現(xiàn)用戶程序的加密。JTAG接口(與IEEE1149．1標準兼容)；符合JTAG標準的邊界掃描功能；支持擴展的片內調試功能；通過JTAG接口實現(xiàn)對Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程。
(4)外設特點。4×25段的LCD驅動器；兩個具有獨立預分頻器和比較器功能的8位定時器／計數(shù)器；一個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時器／計數(shù)；具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器RTC；四通道PWM；8路10位ADC；可編程的串行LISART；可工作于主機／從機模式的SPI串行接口；有開始狀態(tài)檢測器的通用串行接口USI；具有獨立片內振蕩器的可編程看門狗定時器；片內模擬比較器；引腳電平變化可引發(fā)中斷及喚醒MCU。
(5)特殊的微控制器特點。上電復位(POR)以及可編程的掉電檢測(BOD)；經過校準的片內RC振蕩器；片內、片外中斷源；休眠模式：空閑模式、ADC噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式和Standby模式。
(6)I／O口與封裝。53個可編程的I／O口；64引腳TQFP封裝與64引腳MLF封裝。
(7)工作電壓。ATmega169V：1．8～5．5V；ATmega169L：2．7～5．5V；ATmegal69：4．5～5．5V。
(8)工作溫度范圍。-40℃至85℃，工業(yè)級。

4 總結
根據(jù)本文中提出的通信方案，對計算機所發(fā)出的指令信號已經傳遞至Modem，轉換成換能器所接受的頻帶范圍，實驗過程中已取得了良好的效果。目前根據(jù)選用的單片機型號正在進行單片機系統(tǒng)電路的設計。此水聲通信系統(tǒng)不僅適用于智能封堵器，可以很好地進行水下數(shù)據(jù)傳送，還可應用在其他海洋、湖泊的通信環(huán)境中，具有較高的可移植性，只需更改其中的通信協(xié)議即可。