水下無(wú)線(xiàn)多點(diǎn)通信系統研究

從圖2可以看出，上位機控制系統通過(guò)主節點(diǎn)完成對無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )的控制。系統控制核心為凌陽(yáng)SPCE061A微處理器。它是凌陽(yáng)科技推出的一款16位結構的微控制器。其功耗小，系統處于備用狀態(tài)(睡眠狀態(tài))時(shí)的耗電僅為2μA／3．6 V；內置2 KWorldSRAM和32 KWord的FLASH；2個(gè)16位可編程定時(shí)器／計數器；2個(gè)10位數／模轉換(DAC)輸出通道；2個(gè)16位通用可編程輸入／輸出端口IOA和IOB；豐富的中斷資源：定時(shí)器A／B中斷、時(shí)基中斷、2個(gè)外部中斷以及觸鍵喚醒中斷；7通道1O位電壓模／數轉換器(ADC)和單通道聲音模／數轉換器；通用異步串行輸入／輸出接口UART；可通過(guò)鎖相環(huán)PLL振蕩器選擇系統時(shí)鐘信號；低電壓復位功能和低電壓檢測功能；WatchDog功能等。與其他單片機相比，SPCE061A是一款資源豐富、功能強大、集成度高的微控制器，采用此款單片機作為該系統的微控制器具有較高的性?xún)r(jià)比。
2．2 軟件工作流程
主節點(diǎn)初始化后，系統常態(tài)處于等待接收PC機發(fā)送已準備好的信息或其他監控命令，收到數據后調用發(fā)送程序把收到的信息加上同步頭向相應的分節點(diǎn)發(fā)送。其軟件流程如圖3所示。

在收到PC的信息后，MCU首先將信息存儲，當所有的數據都接收完以后，將數據打包并按跳頻圖案發(fā)送，在經(jīng)過(guò)信號調理模塊的處理之后最后通過(guò)換能器將信號發(fā)送出去。
2．3 節點(diǎn)電源系統
系統中用到了MCU、運算放大器和多種IC電路，因此需要5路穩壓電源。電壓幅度的跨度從直流-12～12 V．輸出給各路負載的電流參差不齊，所以電源系統的設計對于節點(diǎn)穩定工作起著(zhù)重要的作用。在這里為了實(shí)現單電源為系統供電，所以要實(shí)現電壓的轉換。實(shí)現電壓轉換功能的電路有兩大類(lèi)，一類(lèi)是開(kāi)關(guān)型穩壓電路，它利用自激勵或他激勵方法產(chǎn)生高頻開(kāi)關(guān)電流，用非線(xiàn)性?xún)δ茉?如電感)再次轉換成直流，這類(lèi)轉換可以分為升壓型的、降壓型的和隔離型的。早先是用分立元件實(shí)現DC／DC電壓轉換，目前已經(jīng)有各種性能較好的專(zhuān)用IC來(lái)完成電路的控制和轉換功能。另一類(lèi)是線(xiàn)性穩壓電路，現在已經(jīng)發(fā)展到LDo(LowDrop Outregulator)，LDO是一種低壓差線(xiàn)性穩壓器。線(xiàn)性穩壓器使用晶體管或FET運行在其線(xiàn)性區域內，從輸人電壓中減去超額部分的電壓，其壓差由晶體管的管壓降分擔，從而產(chǎn)生經(jīng)過(guò)調節后的額定輸出電壓。根據以上所述要實(shí)現單電源供電不緊需要升降電壓還需要實(shí)現正負電壓的轉換，如果電源轉換全部采用開(kāi)關(guān)電源實(shí)現，將得到很高的效率，但也使高頻電磁波的干擾增大。同時(shí)考慮到系統對電流的要求，在這里采用開(kāi)關(guān)電源和線(xiàn)性穩壓電源相混合的結構。其中小電流負載的轉換采用線(xiàn)性穩壓和LDO實(shí)現，正負電壓和大電流負載的轉換采用開(kāi)關(guān)電源實(shí)現。電源系統框圖如圖4所示。

3 系統管理程序設計
PC機和主節點(diǎn)之間的通信是通過(guò)RS 232串口實(shí)現的，通信波特率9 600 b／s，為了能夠同計算機接口和終端的TTL器件鏈接，必需進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換，采用MAX 232芯片就可以實(shí)現TTL到EIA雙向電平轉換。PC機主控系統實(shí)現對主節點(diǎn)的控制和傳感信息的獲取、顯示。所以主控系統界面應當包括節點(diǎn)的控制面板、顯示窗口兩大部分，如圖5所示。
控制面板中給出了要發(fā)送信息的節點(diǎn)號的選擇，在輸入節點(diǎn)號之后，按下發(fā)送按鈕主控系統就會(huì )通過(guò)主節點(diǎn)向相應的節點(diǎn)發(fā)送信息。節點(diǎn)在收到信息后執行相應的指令并反饋信息給PC。

4 結 語(yǔ)
這里介紹以高性能16位單片機為控制核心，采用跳頻通信的方式實(shí)現水下多點(diǎn)通信系統。該系統具有傳輸數據可靠、界面友好、可擴展性強。在水池試驗中取得了滿(mǎn)意的效果。