智能封堵器水上通信中单片机系统电路的设计

摘要：为了实现封堵器海洋工作环境中的无线遥控动作，封堵器在海底工作中采用了水声通信技术。文章首先介绍了水声通信系统的整体设计。在前期工作中，从影响水声通信的因素出发，对水声通讯频率的选择及水声换能器的选型进行了研究，确定了水声通讯的载波频率。在此基础上提出了基于单片机的水声Modem的制作方案，设计了单片机系统电路。并对单片机至Modem的电路进行了初步调试，实现了单片机到Modem的初始化连接。完成了信号接收滤波放大电路线路的设计和制作。
关键词：封堵器：单片机；水声换能器；调制解调器

1 智能封堵器水声通信系统
用于海底管道的智能封堵器，重要的是如何实现其水上水下通讯系统，以完成平台的遥控操作。整套通讯系统主要由海上控制中心、外部通讯链路、以及遥控执行机构三个逻辑子系统组成。该系统主要是基于声波和超低频电磁波来进行双向通讯。由于海洋环境的特殊性，故采用了水声无线通信方式。
封堵器通讯系统分为水上收／发和水下收／发通讯系统两部分。水上部分由计算机、Modem、收／发滤波放大电路和双向换能器组成；水下部分由水下双向换能器、收／发放大滤波电路、水声／ELF转换电路和ELF-Modem+单片机控制系统组成。因为信号均为收／发双向传递，所以采用双向换能器，双向换能器既可发送声波信号又可接收声波信号，即换能器的内部既有发射器又有水听器。在前期工作中，提出了如图1所示的水声通讯方案。本文就单片机控制系统电路做了以下设计。

2 单片机系统的设计
单片机系统主要由电源、A／D转换、PWM调节电路、主控电路、串行通讯以及为调试电路方便而设计的开关不进和显示电路等组成。
2．1 主控电路的设计
单片机系统的主控电路如图2所示。主芯片ATmega169的PC0-PC7作为显示控制端口，PA0-PA7在C语言编程环境定义为Din 1至Din 8即TTL电平数字输入，PD0-PD7为数字量输入通道，PF0-PF7为模拟量输入通道，PB5、PB6作为PWM控制以备控制简单的机械动作，PE0、PE1作为通讯端口，PE2-PE5接DIP开关为调试程序方便所设置。另外还有中断和蜂鸣器的设置等。ATmega169的23、24脚接晶振，为ATmega169提供时钟。