遙測遙控航標(biāo)的設(shè)計與應(yīng)用

3 控制系統(tǒng)設(shè)計
3．1 中心處理單元
遙控航標(biāo)中心處理單元負(fù)責(zé)接收指揮中心的控制指令，并執(zhí)行相應(yīng)動作。同時可采集GPS位置信息、系統(tǒng)工作電流、電池電壓、漏水等數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超出規(guī)定范圍，立即向監(jiān)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(jī)處理單元、A／D采集單元、繼電器單元、看門狗單元組成。
遙控航標(biāo)的工作功耗是一項關(guān)鍵指標(biāo)，系統(tǒng)待機(jī)功耗越低，免維護(hù)時間越長，越能降低維護(hù)成本，因此控制系統(tǒng)要求實現(xiàn)低功耗待機(jī)。中心處理單元以TI公司生產(chǎn)的MSP430F169單片機(jī)為處理核心，其具有超低功耗、強(qiáng)大的處理能力、穩(wěn)定的工作系統(tǒng)、高性能模擬技術(shù)以及豐富的片上處理模塊等特點，在高效、節(jié)能方面具有明顯優(yōu)勢。該單片機(jī)具有以下特點：(1)低電壓、超低功耗，該單片機(jī)的在1．8～3．6 V電壓工作，在1 MHz的時鐘條件下，耗電電流400μA，休眠模式下只有幾十μA。(2)強(qiáng)大處理能力。(3)系統(tǒng)工作穩(wěn)定。(4)豐富的片內(nèi)外設(shè)。

該單片機(jī)有兩個異步串口，工作方便可靠。單片機(jī)串口與GSM無線通訊單元和GPS定位單元的TTL串行通信口相連，實現(xiàn)中心處理單元與GSM無線通訊單元和GPS定位單元的通信。
當(dāng)水位發(fā)生變化超過一定范圍時，通過收放航標(biāo)船上的纜繩調(diào)整航標(biāo)位置。收放纜時纜繩經(jīng)過一導(dǎo)纜輪出水或入水，在導(dǎo)纜輪上嵌入一磁鋼，再在導(dǎo)纜輪附近放置一磁感式接近開關(guān)。導(dǎo)纜輪每轉(zhuǎn)一圈，磁感式接近開關(guān)就檢測到磁鋼一次，發(fā)出一個脈沖給單片機(jī)，單片機(jī)通過脈沖計數(shù)進(jìn)行纜長監(jiān)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，中心處理單元自動上傳至監(jiān)控中心報警；當(dāng)系統(tǒng)工作電流超出預(yù)定值時，中心處理單元自動上傳至監(jiān)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，中心處理單元會自動向監(jiān)控中心報警。
3．2 GSM無線通信單元
GSM無線通訊單元作為指示航標(biāo)系統(tǒng)與監(jiān)控中心的通訊接口，接收監(jiān)控中心指令并轉(zhuǎn)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(jiān)控中心。通訊內(nèi)容如圖4所示。