遙測遙控航標的設計與應用

3 控制系統設計
3．1 中心處理單元
遙控航標中心處理單元負責接收指揮中心的控制指令，并執行相應動(dòng)作。同時(shí)可采集GPS位置信息、系統工作電流、電池電壓、漏水等數據，一旦發(fā)現數據超出規定范圍，立即向監控中心發(fā)送報警信息。中心處理單元主要由供電單元、單片機處理單元、A／D采集單元、繼電器單元、看門(mén)狗單元組成。
遙控航標的工作功耗是一項關(guān)鍵指標，系統待機功耗越低，免維護時(shí)間越長(cháng)，越能降低維護成本，因此控制系統要求實(shí)現低功耗待機。中心處理單元以TI公司生產(chǎn)的MSP430F169單片機為處理核心，其具有超低功耗、強大的處理能力、穩定的工作系統、高性能模擬技術(shù)以及豐富的片上處理模塊等特點(diǎn)，在高效、節能方面具有明顯優(yōu)勢。該單片機具有以下特點(diǎn)：(1)低電壓、超低功耗，該單片機的在1．8～3．6 V電壓工作，在1 MHz的時(shí)鐘條件下，耗電電流400μA，休眠模式下只有幾十μA。(2)強大處理能力。(3)系統工作穩定。(4)豐富的片內外設。

該單片機有兩個(gè)異步串口，工作方便可靠。單片機串口與GSM無(wú)線(xiàn)通訊單元和GPS定位單元的TTL串行通信口相連，實(shí)現中心處理單元與GSM無(wú)線(xiàn)通訊單元和GPS定位單元的通信。
當水位發(fā)生變化超過(guò)一定范圍時(shí)，通過(guò)收放航標船上的纜繩調整航標位置。收放纜時(shí)纜繩經(jīng)過(guò)一導纜輪出水或入水，在導纜輪上嵌入一磁鋼，再在導纜輪附近放置一磁感式接近開(kāi)關(guān)。導纜輪每轉一圈，磁感式接近開(kāi)關(guān)就檢測到磁鋼一次，發(fā)出一個(gè)脈沖給單片機，單片機通過(guò)脈沖計數進(jìn)行纜長(cháng)監測。
中心處理單元安裝有電流電壓傳感器，用于檢測電池電壓，一旦電池發(fā)生欠壓，中心處理單元自動(dòng)上傳至監控中心報警；當系統工作電流超出預定值時(shí)，中心處理單元自動(dòng)上傳至監控中心報警。中心處理單元安裝有漏水傳感器，用于檢測控制艙漏水狀況，如遇控制艙漏水，中心處理單元會(huì )自動(dòng)向監控中心報警。
3．2 GSM無(wú)線(xiàn)通信單元
GSM無(wú)線(xiàn)通訊單元作為指示航標系統與監控中心的通訊接口，接收監控中心指令并轉發(fā)給中心處理單元，并將中心處理單元返回的工況信息和檢測到的報警信息發(fā)給監控中心。通訊內容如圖4所示。