CN103616826A - 深海原位观测站采集控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深海原位观测站采集控制电路。本发明包括电源电路、时钟电路、继电器电路、模拟信号采集电路、SD电路、串口电路、主控电路及主控芯片附带复位电路。主控芯片控制继电器电路使各传感器上电，等待传感器数据并进行采样，采集时钟芯片的时钟信息，按照数据格式存储SD卡。数据采集间隔和数据传输间隔信息存在SD卡中的配置文件。本发明综合利用了精准定时技术、微功耗控制技术、大容量存储技术和可靠处理技术，提供了数字RS232、RS485和模拟电压等不同接口传感器的电源控制，传感数据的定时采集、存储与发送，具有定时采集电池电压功能，用以维护深海原位观测站整体的正常运行。

Description

深海原位观测站采集控制电路

技术领域

本发明属于深海数据采集存储技术领域，具体涉及一种深海原位观测站的数据采集控制电路。

背景技术

随着对海洋资源探测与开发的持续深入，我们已经获取了海洋多点不同水深剖面的传感监测数据，但是海洋近海底和坐底环境的原位观测数据并没有得到很好的采集与利用。随着世界各国对海洋科考的日益重视，我们迫切需要获取深海底的长期原位监测数据，但是缺乏相应的技术手段来获取大尺度时间轴上的数据集。目前大量使用的拖曳式深海探测技术只能获取短时间的监测数据，而且无法实现原位无扰动探测。因此，深海底的长期原位数据监测系统具有很强的创新性和必要性，但是也对数据采集控制电路的功耗水平、大容量存储、可靠性等都提出了苛刻的要求。微功耗单片机作为可靠的处理器，工作速度快、成本较低、可靠性高，被选用于数据采集控制电路的处理器。大容量SDHC卡由于可靠、体积小、容量大、兼容性好等优点，被选为数据采集控制电路的存储器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于ADCP、CTD等传感器的深海近海底数据存储电路，本发明包括电源电路、时钟电路、继电器电路、模拟信号采集电路、SD电路、串口电路、主控电路及主控芯片附带复位电路。

所述的电源电路包括电源芯片U1、U2、U3，自恢复保险丝F1，两脚接插件P1，二极管D1、D2、D3，发光二极管LED1，电阻R0，R1、R2，电解电容C1、C2，瓷片电容C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9，电感L1、L2。电源芯片U1的引脚1与二极管D1的阴极相连，二极管D1的阳极与自恢复保险丝F1的一端和二极管D2的阴极相连，二极管D2的阳极接地GND，自恢复保险丝F1的另一端与两脚接插件P1的引脚2相连，两脚接插件P1的引脚1接地GND。电源芯片U1的引脚1与电解电容C1的正极和贴片电容C3的一端相连，电解电容C1的负极和贴片电容C3的另一端接地GND。电源芯片U1的引脚3、5接地GND。电源芯片U1的引脚4接VCC。电源芯片U1的引脚2与电感L1的一端和二极管D3的阴极相连，二极管D3的阳极接地GND。电感L1的另一端接电解电容C2的正极和电容C4的一端，电解电容C2的负极和电容C4的另一端接地GND。电解电容C2的正极接VCC和发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的阴极接地GND。电源芯片U2的引脚3接VCC和贴片电容C5的一端，贴片电容C5的另一端接地GND。电源芯片U2的引脚1接地GND。电源芯片U2的引脚2接VDD和贴片电容C6的一端，贴片电容C6的另一端接地GND。电源芯片U2的引脚2与电感L2的一端相连，电感L2的另一端接VDDA，VDDA接贴片电容C7、C8的一端和电阻R2的一端，贴片电容C7和贴片电容C8的另一端通过电阻R0接地GND，电阻R2的另一端接V_REF，V_REF接电源转换芯片U3的引脚1、8和贴片电容C9的一端，贴片电容C9的另一端接地GND。电源芯片U3的2、3、6、7脚接地GND。

所述的时钟电路包括时钟芯片U4，三个电阻R3、R4、R5，三个瓷片电容C10、C11、C12，一个晶振Y1。时钟芯片U4的引脚1与贴片电容C10和晶振Y1的一端相连，贴片电容C10的另一端接地GND，晶振Y1的另一端与时钟芯片U4的引脚2和贴片电容C11的一端相连，贴片电容C11的另一端接地GND。时钟芯片U4的引脚3与主控芯片U8的引脚6相连。时钟芯片U4的引脚4接地GND。时钟芯片U4的引脚5与主控芯片U8的引脚93和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接VDD。时钟芯片U4的引脚6与主控芯片U8的引脚92和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接VDD。时钟芯片U4的引脚7与主控芯片U8的引脚91和电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端接VDD。时钟芯片U4的引脚8与电源VDD和贴片电容C12的一端相连，贴片电容C12的另一端接地GND。

所述的继电器电路包括两个继电器J1、J2，八个电阻R6、R7、 R8、 R9、 R10、 R11、 R12、 R13，八个电解电容C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20，四个二极管D4、D5、D6、D7，一个光耦芯片T1，一个八脚接插件P2。光耦芯片T1的15、13、11、9脚接地。继电器J1的引脚1与电解电容C13的正极和二极管D4的阴极相连，二极管D4的阴极与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端接电源VCC。电解电容C13的负极与电解电容C14的负极相连，电解电容C14的正极与二极管D4的阳极相连。继电器J1的引脚5与电解电容C14的正极和光耦芯片T1的引脚16相连，光耦芯片T1的引脚1与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接电源VCC。光耦芯片T1的引脚2与主控芯片U8的引脚46相连。继电器J1的引脚6与电解电容C15的正极和二极管D5的阴极相连。电解电容C15的负极与电解电容C16的负极相连。电解电容C15的正极与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端接电源VCC。继电器J1的引脚10与电解电容C16的正极和二极管D5的阳极相连。二极管D5的阳极与光耦芯片T1的引脚14相连，光耦芯片T1的引脚3与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端接VCC。光耦芯片T1的引脚4与主控芯片U8的引脚45相连。继电器J2的引脚1与电解电容C17的正极和二极管D6的阴极相连，二极管D6的阴极与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端接电源VCC。电解电容C17的负极与电解电容C18的负极相连，电解电容C18的正极与二极管D6的阳极相连。继电器J2的引脚5与电解电容C18的正极和光耦芯片T1的引脚12相连，光耦芯片T1的引脚5与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端接电源VCC。光耦芯片T1的引脚6与主控芯片U8的引脚44相连。继电器J1的引脚6与电解电容C19的正极和二极管D7的阴极相连。电解电容C19的负极与电解电容C20的负极相连。电解电容C19的正极与电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端接电源VCC。继电器J1的引脚10脚与电解电容C20的正极和二极管D7的阳极相连。二极管D7的阳极与光耦芯片T1的引脚10相连，光耦芯片T1的引脚7与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端接VCC。光耦芯片T1的引脚8与主控芯片U8的引脚43相连。继电器J1的引脚3、4、8、9分别与接插件P2的引脚1、2、3、4相连，继电器J2的引脚3、4、8、9分别与接插件P2的引脚5、6、7、8相连。

所述的模拟信号采集转换电路包括电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31 R32、R33、R34、R35、R36、R37，二极管D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15，电解电容C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28，瓷片电容C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C36，一个10脚接插件P3。电阻R14的一端与接插件P3的引脚1相连，电阻R14的另一端接电阻R15和R16的一端，电阻R16的另一端接地。电阻R15的另一端与二极管D8的阴极和电解电容C21的正极相连，二极管D8的阳极和电解电容C21的负极接地。二极管D8的阴极与主控芯片U8的引脚24和瓷片电容C29的一端相连，瓷片电容C29的另一端接地。电阻R17的一端与接插件P3的引脚3相连，电阻R17的另一端接电阻R18和R19的一端，电阻R19的另一端接地。电阻R18的另一端与二极管D9的阴极和电解电容C22的正极相连，二极管D9的阳极和电解电容C22的负极接地。二极管D9的阴极与主控芯片U8的引脚29和瓷片电容C30的一端相连，瓷片电容C30的另一端接地。电阻R20的一端与接插件P3的引脚5相连，电阻R20的另一端接电阻R21和R22的一端，电阻R22的另一端接地。电阻R21的另一端与二极管D10的阴极和电解电容C23的正极相连，二极管D10的阳极和电解电容C23的负极接地。二极管D10的阴极与主控芯片U8的引脚15和瓷片电容C31的一端相连，瓷片电容C31的另一端接地。电阻R23的一端与接插件P3的引脚7相连，电阻R23的另一端接电阻R24和R25的一端，电阻R25的另一端接地。电阻R24的另一端与二极管D15的阴极和电解电容C24的正极相连，二极管D11的阳极和电解电容C24的负极接地。二极管D11的阴极与主控芯片U8的引脚16和瓷片电容C32的一端相连，瓷片电容C32的另一端接地。电阻R26的一端与接插件P3的引脚2相连，电阻R26的另一端接电阻R27和R28的一端，电阻R28的另一端接地。电阻R27的另一端与二极管D12的阴极和电解电容C25的正极相连，二极管D12的阳极和电解电容C25的负极接地。二极管D12的阴极与主控芯片U8的引脚17和瓷片电容C33的一端相连，瓷片电容C33的另一端接地。电阻R29的一端与接插件P3的引脚4相连，电阻R29的另一端接电阻R30和R31的一端，电阻R31的另一端接地。电阻R30的另一端与二极管D13的阴极和电解电容C26的正极相连，二极管D13的阳极和电解电容C26的负极接地。二极管D13的阴极与主控芯片U8的引脚18和瓷片电容C34的一端相连，瓷片电容C34的另一端接地。电阻R32的一端与接插件P3的引脚6相连，电阻R32的另一端接电阻R33和R34的一端，电阻R34的另一端接地。电阻R33的另一端与二极管D14的阴极和电解电容C27的正极相连，二极管D14的阳极和电解电容C27的负极接地。二极管D14的阴极与主控芯片U8的引脚33和瓷片电容C35的一端相连，瓷片电容C35的另一端接地。电阻R35的一端与接插件P3的引脚8相连，电阻R35的另一端接电阻R36和R37的一端，电阻R37的另一端接地。电阻R36的另一端与二极管D15的阴极和电解电容C28的正极相连，二极管D15的阳极和电解电容C28的负极接地。二极管D15的阴极与主控芯片U8的引脚34和瓷片电容C36的一端相连，瓷片电容C36的另一端接地。接插件P4的引脚9、10接地。

所述的SD电路包括数据存储卡SD1，瓷片电容C37、C38、C39、C40、C41，电阻R38。数据存储卡SD1的引脚4与电压源VDD和电阻R38的一端相连，电阻R38的另一端与数据存储卡SD1的引脚9相连。数据存储卡SD1的引脚6、10接地GND。数据存储卡SD1的引脚2与瓷片电容C37的一端和主控芯片U8的引脚59相连，瓷片电容C37的另一端接地GND。数据存储卡SD1的引脚3与瓷片电容C38的一端和主控芯片U8的引脚32相连，瓷片电容C38的另一端接地GND。数据存储卡SD1的引脚5与瓷片电容C39的一端和主控芯片U8的引脚30相连，瓷片电容C39的另一端接地GND。数据存储卡SD1的引脚7与瓷片电容C40的一端和主控芯片U8的引脚31相连，瓷片电容C40的另一端接地GND。数据存储卡SD1的引脚9与瓷片电容C41的一端和主控芯片U8的引脚58相连，瓷片电容C41的另一端接地GND。数据存储卡SD1其他引脚悬空。

所述的串口电路包括三个串口芯片U5、U6、U7，十六个瓷片电容C42、C43、C44、C45、C46、C47、C48、C49、C50、C51、C52、C53、C54、C55、C56、C57，十个TVS二极管D16、D17、D18、D19、D20、D21、D22、D23、D24、D25，十二个电阻R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48 、R49、R50，两脚接插件P4，20脚接插件P5。串口芯片U5的引脚8与电阻R39的一端相连，电阻R39的另一端与TVS二极管D16的一端和接插件P5引脚9相连，TVS二极管D16的另一端接地GND，接插件P5引脚9与瓷片电容C44的一端相连，瓷片电容C44的另一端接地。串口芯片U5的引脚7与电阻R40的一端相连，电阻R40的另一端与TVS二极管D17的一端和接插件P5引脚11相连，TVS二极管D17的另一端接地GND，接插件P5引脚11与瓷片电容C45的一端相连，瓷片电容C45的另一端接地。串口芯片U5的引脚13与电阻R41的一端相连，电阻R41的另一端与TVS二极管D18的一端和接插件P5引脚15相连，TVS二极管D18的另一端接地GND，接插件P5引脚15与瓷片电容C46的一端相连，瓷片电容C46的另一端接地。串口芯片U5的引脚14与电阻R42的一端相连，电阻R42的另一端与TVS二极管D19的一端和接插件P5引脚17相连，TVS二极管D19的另一端接地GND，接插件P5引脚17与瓷片电容C47的一端相连，瓷片电容C47的另一端接地。串口芯片U5的引脚15直接接地。串口芯片U5的引脚6与瓷片电容C42的一端相连，瓷片电容C12的另一端接地。串口芯片U5的引脚2接瓷片电容C43的一端，瓷片电容C43的另一端接串口芯片U5的引脚16。串口芯片U5的引脚16接电源VDD。串口芯片U5的引脚1与瓷片电容C49的一端相连，瓷片电容C49的另一端接串口芯片U5的引脚3。串口芯片U5的引脚4与瓷片电容C48的一端相连，瓷片电容C48的另一端接串口芯片U5的引脚5。串口芯片U5的引脚11与主控芯片U8的引脚47相连。串口芯片U5的引脚12与主控芯片U8的引脚48相连。串口芯片U5的引脚10与主控芯片U8的引脚25相连。串口芯片U5的引脚9与主控芯片U8的引脚26相连。串口芯片U6的引脚8与电阻R43的一端相连，电阻R43的另一端与TVS二极管D20的一端和接插件P5引脚4相连，TVS二极管D20的另一端接地GND，接插件P5引脚4与瓷片电容C52的一端相连，瓷片电容C52的另一端接地。串口芯片U6的引脚7与电阻R44的一端相连，电阻R44的另一端与TVS二极管D21的一端和接插件P5引脚6相连，TVS二极管D21的另一端接地GND，接插件P5引脚6与瓷片电容C53的一端相连，瓷片电容C53的另一端接地。串口芯片U6的引脚13与电阻R45的一端相连，电阻R45的另一端与TVS二极管D22的一端和接插件P5引脚10相连，TVS二极管D22的另一端接地GND，接插件P5引脚10与瓷片电容C54的一端相连，瓷片电容C54的另一端接地。串口芯片U6的引脚14与电阻R46的一端相连，电阻R46的另一端与TVS二极管D23的一端和接插件P5引脚12相连，TVS二极管D23的另一端接地GND，接插件P5引脚12与瓷片电容C55的一端相连，瓷片电容C55的另一端接地。串口芯片U6的引脚15直接接地。串口芯片U6的引脚6与瓷片电容C50的一端相连，瓷片电容C50的另一端接地。串口芯片U6的引脚2接瓷片电容C51的一端，瓷片电容C51的另一端接串口芯片U6的引脚16。串口芯片U6的引脚16接电源VDD。串口芯片U6的引脚1与瓷片电容C57的一端相连，瓷片电容C57的另一端接串口芯片U6的引脚3。串口芯片U6的引脚4与瓷片电容C56的一端相连，瓷片电容C56的另一端接串口芯片U6的引脚5。串口芯片U6的引脚11、12、10、9分别与主控芯片的引脚80、83、78、79相连。串口芯片U7的引脚1与主控芯片U8的引脚69相连，串口芯片U7的引脚4与主控芯片U8的引脚68相连。串口芯片U7的引脚2和引脚3与电阻R47的一端相连，电阻R47的另一端接地。串口芯片U7的引脚5接地。串口芯片U7的引脚7与电阻R49和电阻R50的一端相连，电阻R49的另一端与接插件P4的引脚2和TVS二极管D25的一端相连，TVS二极管D25的另一端接地。电阻R50的另一端与串口芯片U7的引脚6和电阻R48的一端相连，电阻R48的另一端与P4的引脚1和TVS二极管D24的一端相连，TVS二极管D24的另一端接地。串口芯片U7的引脚8接电源VCC。接插件P5的引脚1、7、13、19、2、8接地。接插件P5的引脚14、16接电源VDD，接插件P5的引脚18、20接电源VCC。

所述的主控电路包括主控芯片U8，电阻R51、R52、R53，晶振Y2、Y3，电池BT1，瓷片电容C58、C59、C60、C61、C62、C63、C64、C65、C66、C67、C68、C69、C70、C70，二极管D26、D27，按键S1。主控芯片的引脚37与电阻R51的一端相连，电阻R51的另一端接地。主控芯片U8的引脚12与晶振Y2的一端和瓷片电容C58的一端相连，瓷片电容C58的另一端接地。晶振Y2的另一端与主控芯片U8的引脚13和瓷片电容C59的一端相连，瓷片电容C59的另一端接地。主控芯片U8的引脚8与晶振Y3的一端和瓷片电容C60的一端相连，瓷片电容C60的另一端接地。晶振Y3的另一端与主控芯片U8的引脚9和瓷片电容C61的一端相连，瓷片电容C61的另一端接地。主控芯片U8的引脚6与瓷片电容C62的一端和电池BT1的正极相连，瓷片电容C62的另一端和电池BT1的负极接地。主控芯片U8的引脚14与电阻R53的一端相连，电阻R53的另一端接电源VDD。主控芯片U8的引脚14与二极管D27的阳极相连，二极管D27的阴极与瓷片电容C68的一端和按键S1的一端相连，瓷片电容C68的另一端和按键S1的另一端接地GND。二极管D27的阴极与二极管D26的阳极相连，二极管D26的阴极接电源VDD。瓷片电容C63、C64、C65、C66的一端与电源VDD相连，瓷片电容C63、C64、C65、C66的另一端接地GND。主控芯片U8的引脚21接V_REF，V_REF与瓷片电容C69的一端相连，瓷片电容C69的另一端接地GND。主控芯片U8的引脚22与瓷片电容C70和C71的一端相连，瓷片电容C70和C71的另一端接地GND。主控芯片U8的引脚22接电源VDDA。主控芯片的引脚20与电阻R52的一端相连，电阻R52的另一端接地。主控芯片U8的引脚94、10、27、49、74、99、19接地。主控芯片U8的引脚11、28、50、75、100接电源VDD。

所述的主控芯片U8的引脚46、45、44、43分别与光耦芯片T1的引脚2、4、6、8相连。主控芯片U8的引脚24、29、15、16、17、18、33、34分别与模拟信号采集电路中电解电容C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28的正极相连。主控芯片U8的引脚59、32、30、31、58分别与数据采集卡SD1的引脚2、3、5、7、9相连。主控芯片U8的引脚26、25、48、47分别与串口芯片U5的引脚9、10、12、11相连。主控芯片U8的引脚79、78、83、80分别与串口芯片U6的引脚9、10、12、11相连。主控芯片U8的引脚69、68分别与串口芯片U7的引脚1、3相连。主控芯片U8的引脚14接二极管D27的阳极。

本发明综合利用了精准定时技术、微功耗控制技术、大容量存储技术和可靠处理技术，提供了一种深海底原位观测的数据采集控制电路，提供了数字RS232、RS485和模拟电压等不同接口传感器的电源控制，传感数据的定时采集、存储与发送，具有定时采集电池电压功能，用以维护深海原位观测站整体的正常运行。

附图说明

图1为本发明的整体电路示意图；

图2为图1中的电源电路示意图；

图3为图1中的时钟电路示意图；

图4为图1中的继电器电路示意图；

图5为图1中的模拟信号采集电路示意图；

图6为图1中的SD电路示意图；

图7为图1中的串口电路示意图；

图8为图1中的主控电路示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括电源电路1、时钟电路2、继电器电路3、模拟信号采集电路4、SD电路5、串口电路6和主控电路7。

如图2所示，电源电路包括电源芯片U1、U2、U3，自恢复保险丝F1，两脚接插件P1，二极管D1、D2、D3，发光二极管LED1，电阻R0，R1、R2，电解电容C1、C2，瓷片电容C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9，电感L1、L2。电源芯片U1的引脚1与二极管D1的阴极相连，二极管D1的阳极与自恢复保险丝F1的一端和二极管D2的阴极相连，二极管D2的阳极接地GND，自恢复保险丝F1的另一端与两脚接插件P1的引脚2相连，两脚接插件P1的引脚1接地GND，两脚接插件P1用于外部供电的接口，额定电压为12V。电源芯片U1的引脚1与电解电容C1的正极和贴片电容C3的一端相连，电解电容C1的负极和贴片电容C3的另一端接地GND。电源芯片U1的引脚3、5接地GND。电源芯片U1的引脚4接VCC，VCC电压为5V。电源芯片U1的引脚2与电感L1的一端和二极管D3的阴极相连，二极管D3的阳极接地GND。电感L1的另一端接电解电容C2的正极和电容C4的一端，电解电容C2的负极和电容C4的另一端接地GND。电解电容C2的正极接VCC和发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的阴极接地GND。电源芯片U2的引脚3接VCC和贴片电容C5的一端，贴片电容C5的另一端接地GND。电源芯片U2的引脚1接地GND。电源芯片U2的引脚2接VDD和贴片电容C6的一端，贴片电容C6的另一端接地GND，VDD电压为3.3V。电源芯片U2的引脚2与电感L2的一端相连，电感L2的另一端接VDDA，VDDA连接贴片电容C7、C8的一端和电阻R2的一端，贴片电容C7和贴片电容C8的另一端接地GND，电阻R2的另一端接V_REF，V_REF接电源转换芯片U3的引脚1、8和贴片电容C9的一端，贴片电容C9的另一端接地GND，VREF电压为2.5V。电源芯片U3的2、3、6、7脚接地GND。电源芯片U1采用美国国家半导体NS公司的LM2576-5V，用于将12V电压变换成5V，电源芯片U2采用SEMITECH公司的AMS1117，用于将5V变换为3.3V，电源芯片U3采用TI公司的TL431ACD，用于提供2.5V基准电压。

如图3所示，时钟电路包括时钟芯片U4，三个电阻R3、R4、R5，三个瓷片电容C10、C11、C12，一个晶振Y1。时钟芯片U4的引脚1与贴片电容C10和晶振Y1的一端相连，贴片电容C10的另一端接地GND，晶振Y1的另一端与时钟芯片U4的引脚2和贴片电容C11的一端相连，贴片电容C11的另一端接地GND，晶振Y1采用32.768KHz晶振。时钟芯片U4的引脚3与主控芯片U8的引脚6相连，时钟芯片U4的引脚4接地GND。时钟芯片U4的引脚5与主控芯片U8的引脚93和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接VDD。时钟芯片U4的引脚6与主控芯片U8的引脚92和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接VDD。时钟芯片U4的引脚7与主控芯片U8的引脚91和电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端接VDD。时钟芯片U4的引脚8与电源VDD和贴片电容C12的一端相连，贴片电容C12的另一端接地GND。时钟芯片U4 采用Ramtron公司的FM3130，是一个64KbFRAM集成RTC，为系统提供时钟数据和唤醒中断信号。

如图4所示，继电器电路包括两个继电器J1、J2，八个电阻R6、R7、 R8、 R9、 R10、 R11、 R12、 R13，八个电解电容C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20，四个二极管D4、D5、D6、D7，一个光耦芯片T1，一个八脚接插件P2。光耦芯片T1的15、13、11、9脚接地。继电器J1的引脚1与电解电容C13的正极和二极管D4的阴极相连，二极管D4的阴极与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端接电源VCC。电解电容C13的负极与电解电容C14的负极相连，电解电容C14的正极与二极管D4的阳极相连。继电器J1的引脚5与电解电容C14的正极和光耦芯片T1的引脚16相连，光耦芯片T1的引脚1与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接电源VCC。光耦芯片T1的引脚2与主控芯片U8的引脚46相连。继电器J1的引脚6与电解电容C15的正极和二极管D5的阴极相连。电解电容C15的负极与电解电容C16的负极相连。电解电容C15的正极与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端接电源VCC。继电器J1的引脚10与电解电容C16的正极和二极管D5的阳极相连。二极管D5的阳极与光耦芯片T1的引脚14相连，光耦芯片T1的引脚3与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端接VCC。光耦芯片T1的引脚4与主控芯片U8的引脚45相连。继电器J2的引脚1与电解电容C17的正极和二极管D6的阴极相连，二极管D6的阴极与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端接电源VCC。电解电容C17的负极与电解电容C18的负极相连，电解电容C18的正极与二极管D6的阳极相连。继电器J2的引脚5与电解电容C18的正极和光耦芯片T1的引脚12相连，光耦芯片T1的引脚5与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端接电源VCC。光耦芯片T1的引脚6与主控芯片U8的引脚44相连。继电器J1的引脚6与电解电容C19的正极和二极管D7的阴极相连。电解电容C19的负极与电解电容C20的负极相连。电解电容C19的正极与电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端接电源VCC。继电器J1的引脚10脚与电解电容C20的正极和二极管D7的阳极相连。二极管D7的阳极与光耦芯片T1的引脚10相连，光耦芯片T1的引脚7与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端接VCC。光耦芯片T1的引脚8与主控芯片U8的引脚43相连。继电器J1的引脚3、4、8、9分别与接插件P2的引脚1、2、3、4相连，继电器J2的引脚3、4、8、9分别与接插件P2的引脚5、6、7、8相连。光耦芯片T1采用Isocom Components公司的TIL193，继电器J1、J2采用Omron公司的G6HK-2-100芯片，八脚接插件P2用于外部传感器的供电控制。

如图5所示，模拟信号采集转换电路包括电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31 R32、R33、R34、R35、R36、R37，二极管D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15，电解电容C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28，瓷片电容C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C36，一个十脚接插件P3。电阻R14的一端与接插件P3的引脚1相连，电阻R14的另一端接电阻R15和R16的一端，电阻R16的另一端接地。电阻R15的另一端与二极管D8的阴极和电解电容C21的正极相连，二极管D8的阳极和电解电容C21的负极接地。二极管D8的阴极与主控芯片U8的引脚24和瓷片电容C29的一端相连，瓷片电容C29的另一端接地。电阻R17的一端与十脚接插件P3的引脚3相连，电阻R17的另一端接电阻R18和R19的一端，电阻R19的另一端接地。电阻R18的另一端与二极管D9的阴极和电解电容C22的正极相连，二极管D9的阳极和电解电容C22的负极接地。二极管D9的阴极与主控芯片U8的引脚29和瓷片电容C30的一端相连，瓷片电容C30的另一端接地。电阻R20的一端与十脚接插件P3的引脚5相连，电阻R20的另一端接电阻R21和R22的一端，电阻R22的另一端接地。电阻R21的另一端与二极管D10的阴极和电解电容C23的正极相连，二极管D10的阳极和电解电容C23的负极接地。二极管D10的阴极与主控芯片U8的引脚15和瓷片电容C31的一端相连，瓷片电容C31的另一端接地。电阻R23的一端与十脚接插件P3的引脚7相连，电阻R23的另一端接电阻R24和R25的一端，电阻R25的另一端接地。电阻R24的另一端与二极管D15的阴极和电解电容C24的正极相连，二极管D11的阳极和电解电容C24的负极接地。二极管D11的阴极与主控芯片U8的引脚16和瓷片电容C32的一端相连，瓷片电容C32的另一端接地。电阻R26的一端与十脚接插件P3的引脚2相连，电阻R26的另一端接电阻R27和R28的一端，电阻R28的另一端接地。电阻R27的另一端与二极管D12的阴极和电解电容C25的正极相连，二极管D12的阳极和电解电容C25的负极接地。二极管D12的阴极与主控芯片U8的引脚17和瓷片电容C33的一端相连，瓷片电容C33的另一端接地。电阻R29的一端与十脚接插件P3的引脚4相连，电阻R29的另一端接电阻R30和R31的一端，电阻R31的另一端接地。电阻R30的另一端与二极管D13的阴极和电解电容C26的正极相连，二极管D13的阳极和电解电容C26的负极接地。二极管D13的阴极与主控芯片U8的引脚18和瓷片电容C34的一端相连，瓷片电容C34的另一端接地。电阻R32的一端与十脚接插件P3的引脚6相连，电阻R32的另一端接电阻R33和R34的一端，电阻R34的另一端接地。电阻R33的另一端与二极管D14的阴极和电解电容C27的正极相连，二极管D14的阳极和电解电容C27的负极接地。二极管D14的阴极与主控芯片U8的引脚33和瓷片电容C35的一端相连，瓷片电容C35的另一端接地。电阻R35的一端与十脚接插件P3的引脚8相连，电阻R35的另一端接电阻R36和R37的一端，电阻R37的另一端接地。电阻R36的另一端与二极管D15的阴极和电解电容C28的正极相连，二极管D15的阳极和电解电容C28的负极接地。二极管D15的阴极与主控芯片U8的引脚34和瓷片电容C36的一端相连，瓷片电容C36的另一端接地。十脚接插件P3的引脚9、10接地。十脚接插件P3用于接外部模拟量传感器和电池电压，通过改变分压电阻比可以将不同值的模拟电压变为0-2.5V输入到主控芯片U8的模数接口。

如图6所示，SD电路包括数据存储卡SD1，瓷片电容C37、C38、C39、C40、C41，电阻R38。数据存储卡SD1的引脚4与电压源VDD和电阻R38的一端相连，电阻R38的另一端与数据存储卡SD1的引脚9相连。数据存储卡SD1的引脚6、10接地GND。数据存储卡SD1的引脚2与瓷片电容C37的一端和主控芯片U8的引脚59相连，瓷片电容C37的另一端接地GND。数据存储卡SD1的引脚3与瓷片电容C38的一端和主控芯片U8的引脚32相连，瓷片电容C38的另一端接地GND。数据存储卡SD1的引脚5与瓷片电容C39的一端和主控芯片U8的引脚30相连，瓷片电容C39的另一端接地GND。数据存储卡SD1的引脚7与瓷片电容C40的一端和主控芯片U8的引脚31相连，瓷片电容C40的另一端接地GND。数据存储卡SD1的引脚9与瓷片电容C41的一端和主控芯片U8的引脚58相连，瓷片电容C41的另一端接地GND。数据存储卡SD1其他引脚悬空。SD电路可支持最大16G容量的SDHC数据存储卡。

如图7所示，串口电路包括三个串口芯片U5、U6、U7，十六个瓷片电容C42、C43、C44、C45、C46、C47、C48、C49、C50、C51、C52、C53、C54、C55、C56、C57，十个TVS二极管D16、D17、D18、D19、D20、D21、D22、D23、D24、D25，十二个电阻R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48 、R49、R50，两脚接插件P4，20脚接插件P5。串口芯片U5的引脚8与电阻R39的一端相连，电阻R39的另一端与TVS二极管D16的一端和接插件P5引脚9相连，TVS二极管D16的另一端接地GND，接插件P5引脚9与瓷片电容C44的一端相连，瓷片电容C44的另一端接地。串口芯片U5的引脚7与电阻R40的一端相连，电阻R40的另一端与TVS二极管D17的一端和接插件P5引脚11相连，TVS二极管D17的另一端接地GND，接插件P5引脚11与瓷片电容C45的一端相连，瓷片电容C45的另一端接地。串口芯片U5的引脚13与电阻R41的一端相连，电阻R41的另一端与TVS二极管D18的一端和接插件P5引脚15相连，TVS二极管D18的另一端接地GND，接插件P5引脚15与瓷片电容C46的一端相连，瓷片电容C46的另一端接地。串口芯片U5的引脚14与电阻R42的一端相连，电阻R42的另一端与TVS二极管D19的一端和接插件P5引脚17相连，TVS二极管D19的另一端接地GND，接插件P5引脚17与瓷片电容C47的一端相连，瓷片电容C47的另一端接地。串口芯片U5的引脚15直接接地。串口芯片U5的引脚6与瓷片电容C42的一端相连，瓷片电容C12的另一端接地。串口芯片U5的引脚2接瓷片电容C43的一端，瓷片电容C43的另一端接串口芯片U5的引脚16。串口芯片U5的引脚16接电源VDD。串口芯片U5的引脚1与瓷片电容C49的一端相连，瓷片电容C49的另一端接串口芯片U5的引脚3。串口芯片U5的引脚4与瓷片电容C48的一端相连，瓷片电容C48的另一端接串口芯片U5的引脚5。串口芯片U5的引脚11与主控芯片U8的引脚47相连。串口芯片U5的引脚12与主控芯片U8的引脚48相连。串口芯片U5的引脚10与主控芯片U8的引脚25相连。串口芯片U5的引脚9与主控芯片U8的引脚26相连。串口芯片U6的引脚8与电阻R43的一端相连，电阻R43的另一端与TVS二极管D20的一端和接插件P5引脚4相连，TVS二极管D20的另一端接地GND，接插件P5引脚4与瓷片电容C52的一端相连，瓷片电容C52的另一端接地。串口芯片U6的引脚7与电阻R44的一端相连，电阻R44的另一端与TVS二极管D21的一端和接插件P5引脚6相连，TVS二极管D21的另一端接地GND，接插件P5引脚6与瓷片电容C53的一端相连，瓷片电容C53的另一端接地。串口芯片U6的引脚13与电阻R45的一端相连，电阻R45的另一端与TVS二极管D22的一端和接插件P5引脚10相连，TVS二极管D22的另一端接地GND，接插件P5引脚10与瓷片电容C54的一端相连，瓷片电容C54的另一端接地。串口芯片U6的引脚14与电阻R46的一端相连，电阻R46的另一端与TVS二极管D23的一端和接插件P5引脚12相连，TVS二极管D23的另一端接地GND，接插件P5引脚12与瓷片电容C55的一端相连，瓷片电容C55的另一端接地。串口芯片U6的引脚15直接接地。串口芯片U6的引脚6与瓷片电容C50的一端相连，瓷片电容C50的另一端接地。串口芯片U6的引脚2接瓷片电容C51的一端，瓷片电容C51的另一端接串口芯片U6的引脚16。串口芯片U6的引脚16接电源VDD。串口芯片U6的引脚1与瓷片电容C57的一端相连，瓷片电容C57的另一端接串口芯片U6的引脚3。串口芯片U6的引脚4与瓷片电容C56的一端相连，瓷片电容C56的另一端接串口芯片U6的引脚5。串口芯片U6的引脚11、12、10、9分别与主控芯片的引脚80、83、78、79相连。串口芯片U7的引脚1与主控芯片U8的引脚69相连，串口芯片U7的引脚4与主控芯片U8的引脚68相连。串口芯片U7的引脚2和引脚3与电阻R47的一端相连，电阻R47的另一端接地。串口芯片U7的引脚5接地。串口芯片U7的引脚7与电阻R49和电阻R50的一端相连，电阻R49的另一端与P4的引脚2和TVS二极管D25的一端相连，TVS二极管D25的另一端接地。电阻R50的另一端与串口芯片U7的引脚6和电阻R48的一端相连，电阻R48的另一端与P4的引脚1和TVS二极管D24的一端相连，TVS二极管D24的另一端接地。串口芯片U7的引脚8接电源VCC。接插件P5的引脚1、7、13、19、2、8接地。接插件P5的引脚14、16接电源VDD，接插件P5的引脚18、20接电源VCC。串口芯片U5、U6采用Maxium公司的MAX3232，串口芯片U7采用的Maxium公司MAX3485。两脚接插件P4用以提供外部RS485传感器的接口，由于RS485可以总线并接，因此可以连接数量众多的RS485接口的传感器，20脚接插件P5用于提供外部RS232传感器的接口。

如图8所示，主控电路包括主控芯片U8，电阻R51、R52、R53，晶振Y2、Y3，电池BT1，瓷片电容C58、C59、C60、C61、C62、C63、C64、C65、C66、C67、C68、C69、C70、C70，二极管D26、D27，按键S1。主控芯片的引脚37与电阻R51的一端相连，电阻R51的另一端接地。主控芯片U8的引脚12与晶振Y2的一端和瓷片电容C58的一端相连，瓷片电容C58的另一端接地。晶振Y2的另一端与主控芯片U8的引脚13和瓷片电容C59的一端相连，瓷片电容C59的另一端接地。主控芯片U8的引脚8与晶振Y3的一端和瓷片电容C60的一端相连，瓷片电容C60的另一端接地。晶振Y3的另一端与主控芯片U8的引脚9和瓷片电容C61的一端相连，瓷片电容C61的另一端接地。主控芯片U8的引脚6与瓷片电容C62的一端和电池BT1的正极相连，瓷片电容C62的另一端和电池BT1的负极接地。主控芯片U8的引脚14与电阻R53的一端相连，电阻R53的另一端接电源VDD。主控芯片U8的引脚14与二极管D27的阳极相连，二极管D27的阴极与瓷片电容C68的一端和按键S1的一端相连，瓷片电容C68的另一端和按键S1的另一端接地GND，按键S1用于单片机复位。二极管D27的阴极与二极管D26的阳极相连，二极管D26的阴极接电源VDD。瓷片电容C63、C64、C65、C66的一端与电源VDD相连，瓷片电容C63、C64、C65、C66的另一端接地GND。主控芯片U8的引脚21接V_REF，V_REF与瓷片电容C69的一端相连，瓷片电容C69的另一端接地GND。主控芯片U8的引脚22与瓷片电容C70和C71的一端相连，瓷片电容C70和C71的另一端接地GND。主控芯片U8的引脚22接电源VDDA。主控芯片的引脚20与电阻R52的一端相连，电阻R52的另一端接地。主控芯片U8的引脚94、10、27、49、74、99、19接地。主控芯片U8的引脚11、28、50、75、100接电源VDD。主控芯片U8的引脚46、45、44、43分别与光耦芯片T1的引脚2、4、6、8相连。主控芯片U8的引脚24、29、15、16、17、18、33、34分别与模拟信号采集电路中电解电容C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28的正极相连。主控芯片U8的引脚59、32、30、31、58分别与数据采集卡SD1的引脚2、3、5、7、9相连。主控芯片U8的引脚26、25、48、47分别与串口芯片U5的引脚9、10、12、11相连。主控芯片U8的引脚79、78、83、80分别与串口芯片U6的引脚9、10、12、11相连。主控芯片U8的引脚69、68分别与串口芯片U7的引脚1、3相连。主控芯片U8的引脚14接二极管D27的阳极。主控芯片U8采用ST公司的STM32F103VBT6，晶振Y2采用8MHz晶振，晶振Y3采用32.768KHz晶振。主控芯片U8平时工作在休眠状态，当时钟芯片U4定时时钟到时提供中断信号，触发主控芯片U8进入正常工作。主控芯片U8完成预定的数据采集、存储与传输之后，再次进入休眠。

本发明的工作流程如下：系统启动后，完成各种接口、时钟芯片及看门狗等的初始化，然后主控芯片进入休眠状态。一旦数据采集间隔到，时钟芯片产生中断信号，触发主控芯片退出休眠状态，控制继电器使各传感器上电，等待传感器数据并进行采样，采集时钟芯片的时钟信息，按照数据格式存储SD卡，然后主控芯片进入休眠状态。一旦数据传输间隔到，读取SD卡中的最后一组数据，通过数据传输接口将数据发送出去，然后主控芯片进入休眠状态。数据采集间隔和数据传输间隔信息存在SD卡中的配置文件，系统初始化时进行读取。

本发明所涉及的深海原位观测站采集控制电路可搭载到水下原位探测装备中，连接各种模拟量、RS232串口、RS485串口量的传感器进行海洋环境参数的原位采集、存储与传输，可实测海洋温度、浊度、盐度、溶解氧等环境参数，为深海底的环境变化研究提供原始数据，为长期原位海洋环境监测提供支持。

本发明的具体技术指标如下：

系统供电电压：9V-26V；

传感器接口：3路RS232串口，1路RS485串口；

数据传输接口：1路RS232串口；

串口波特率：DC-115200bit/s，可设；

SD存储容量：2G-16G；

继电器控制：1-2路；

数据采集间隔：1次/15分-1次/小时，可设；

数据传输间隔：1次/小时-4次/小时，可设。

Claims (1)

1. 深海原位观测站采集控制电路，包括电源电路、时钟电路、继电器电路、模拟信号采集电路、SD电路、串口电路、主控电路及主控芯片附带复位电路，其特征在于：

所述的电源电路包括电源芯片U1、U2、U3，自恢复保险丝F1，两脚接插件P1，二极管D1、D2、D3，发光二极管LED1，电阻R0，R1、R2，电解电容C1、C2，瓷片电容C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9，电感L1、L2；电源芯片U1的引脚1与二极管D1的阴极相连，二极管D1的阳极与自恢复保险丝F1的一端和二极管D2的阴极相连，二极管D2的阳极接地GND，自恢复保险丝F1的另一端与两脚接插件P1的引脚2相连，两脚接插件P1的引脚1接地GND；电源芯片U1的引脚1与电解电容C1的正极和贴片电容C3的一端相连，电解电容C1的负极和贴片电容C3的另一端接地GND；电源芯片U1的引脚3、5接地GND；电源芯片U1的引脚4接VCC；电源芯片U1的引脚2与电感L1的一端和二极管D3的阴极相连，二极管D3的阳极接地GND；电感L1的另一端接电解电容C2的正极和电容C4的一端，电解电容C2的负极和电容C4的另一端接地GND；电解电容C2的正极接VCC和发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的阴极接地GND；电源芯片U2的引脚3接VCC和贴片电容C5的一端，贴片电容C5的另一端接地GND；电源芯片U2的引脚1接地GND；电源芯片U2的引脚2接VDD和贴片电容C6的一端，贴片电容C6的另一端接地GND；电源芯片U2的引脚2与电感L2的一端相连，电感L2的另一端接VDDA，VDDA接贴片电容C7、C8的一端和电阻R2的一端，贴片电容C7和贴片电容C8的另一端通过电阻R0接地GND，电阻R2的另一端接V_REF，V_REF接电源转换芯片U3的引脚1、8和贴片电容C9的一端，贴片电容C9的另一端接地GND；电源芯片U3的2、3、6、7脚接地GND；

所述的时钟电路包括时钟芯片U4，三个电阻R3、R4、R5，三个瓷片电容C10、C11、C12，一个晶振Y1；时钟芯片U4的引脚1与贴片电容C10和晶振Y1的一端相连，贴片电容C10的另一端接地GND，晶振Y1的另一端与时钟芯片U4的引脚2和贴片电容C11的一端相连，贴片电容C11的另一端接地GND；时钟芯片U4的引脚3与主控芯片U8的引脚6相连；时钟芯片U4的引脚4接地GND；时钟芯片U4的引脚5与主控芯片U8的引脚93和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接VDD；时钟芯片U4的引脚6与主控芯片U8的引脚92和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接VDD；时钟芯片U4的引脚7与主控芯片U8的引脚91和电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端接VDD；时钟芯片U4的引脚8与电源VDD和贴片电容C12的一端相连，贴片电容C12的另一端接地GND；

所述的继电器电路包括两个继电器J1、J2，八个电阻R6、R7、 R8、 R9、 R10、 R11、 R12、 R13，八个电解电容C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20，四个二极管D4、D5、D6、D7，一个光耦芯片T1，一个八脚接插件P2；光耦芯片T1的15、13、11、9脚接地；继电器J1的引脚1与电解电容C13的正极和二极管D4的阴极相连，二极管D4的阴极与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端接电源VCC；电解电容C13的负极与电解电容C14的负极相连，电解电容C14的正极与二极管D4的阳极相连；继电器J1的引脚5与电解电容C14的正极和光耦芯片T1的引脚16相连，光耦芯片T1的引脚1与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接电源VCC；光耦芯片T1的引脚2与主控芯片U8的引脚46相连；继电器J1的引脚6与电解电容C15的正极和二极管D5的阴极相连；电解电容C15的负极与电解电容C16的负极相连；电解电容C15的正极与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端接电源VCC；继电器J1的引脚10与电解电容C16的正极和二极管D5的阳极相连；二极管D5的阳极与光耦芯片T1的引脚14相连，光耦芯片T1的引脚3与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端接VCC；光耦芯片T1的引脚4与主控芯片U8的引脚45相连；继电器J2的引脚1与电解电容C17的正极和二极管D6的阴极相连，二极管D6的阴极与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端接电源VCC；电解电容C17的负极与电解电容C18的负极相连，电解电容C18的正极与二极管D6的阳极相连；继电器J2的引脚5与电解电容C18的正极和光耦芯片T1的引脚12相连，光耦芯片T1的引脚5与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端接电源VCC；光耦芯片T1的引脚6与主控芯片U8的引脚44相连；继电器J1的引脚6与电解电容C19的正极和二极管D7的阴极相连；电解电容C19的负极与电解电容C20的负极相连；电解电容C19的正极与电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端接电源VCC；继电器J1的引脚10脚与电解电容C20的正极和二极管D7的阳极相连；二极管D7的阳极与光耦芯片T1的引脚10相连，光耦芯片T1的引脚7与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端接VCC；光耦芯片T1的引脚8与主控芯片U8的引脚43相连；继电器J1的引脚3、4、8、9分别与接插件P2的引脚1、2、3、4相连，继电器J2的引脚3、4、8、9分别与接插件P2的引脚5、6、7、8相连；

所述的模拟信号采集转换电路包括电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31 R32、R33、R34、R35、R36、R37，二极管D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15，电解电容C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28，瓷片电容C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C36，一个10脚接插件P3；电阻R14的一端与接插件P3的引脚1相连，电阻R14的另一端接电阻R15和R16的一端，电阻R16的另一端接地；电阻R15的另一端与二极管D8的阴极和电解电容C21的正极相连，二极管D8的阳极和电解电容C21的负极接地；二极管D8的阴极与主控芯片U8的引脚24和瓷片电容C29的一端相连，瓷片电容C29的另一端接地；电阻R17的一端与接插件P3的引脚3相连，电阻R17的另一端接电阻R18和R19的一端，电阻R19的另一端接地；电阻R18的另一端与二极管D9的阴极和电解电容C22的正极相连，二极管D9的阳极和电解电容C22的负极接地；二极管D9的阴极与主控芯片U8的引脚29和瓷片电容C30的一端相连，瓷片电容C30的另一端接地；电阻R20的一端与接插件P3的引脚5相连，电阻R20的另一端接电阻R21和R22的一端，电阻R22的另一端接地；电阻R21的另一端与二极管D10的阴极和电解电容C23的正极相连，二极管D10的阳极和电解电容C23的负极接地；二极管D10的阴极与主控芯片U8的引脚15和瓷片电容C31的一端相连，瓷片电容C31的另一端接地；电阻R23的一端与接插件P3的引脚7相连，电阻R23的另一端接电阻R24和R25的一端，电阻R25的另一端接地；电阻R24的另一端与二极管D15的阴极和电解电容C24的正极相连，二极管D11的阳极和电解电容C24的负极接地；二极管D11的阴极与主控芯片U8的引脚16和瓷片电容C32的一端相连，瓷片电容C32的另一端接地；电阻R26的一端与接插件P3的引脚2相连，电阻R26的另一端接电阻R27和R28的一端，电阻R28的另一端接地；电阻R27的另一端与二极管D12的阴极和电解电容C25的正极相连，二极管D12的阳极和电解电容C25的负极接地；二极管D12的阴极与主控芯片U8的引脚17和瓷片电容C33的一端相连，瓷片电容C33的另一端接地；电阻R29的一端与接插件P3的引脚4相连，电阻R29的另一端接电阻R30和R31的一端，电阻R31的另一端接地；电阻R30的另一端与二极管D13的阴极和电解电容C26的正极相连，二极管D13的阳极和电解电容C26的负极接地；二极管D13的阴极与主控芯片U8的引脚18和瓷片电容C34的一端相连，瓷片电容C34的另一端接地；电阻R32的一端与接插件P3的引脚6相连，电阻R32的另一端接电阻R33和R34的一端，电阻R34的另一端接地；电阻R33的另一端与二极管D14的阴极和电解电容C27的正极相连，二极管D14的阳极和电解电容C27的负极接地；二极管D14的阴极与主控芯片U8的引脚33和瓷片电容C35的一端相连，瓷片电容C35的另一端接地；电阻R35的一端与接插件P3的引脚8相连，电阻R35的另一端接电阻R36和R37的一端，电阻R37的另一端接地；电阻R36的另一端与二极管D15的阴极和电解电容C28的正极相连，二极管D15的阳极和电解电容C28的负极接地；二极管D15的阴极与主控芯片U8的引脚34和瓷片电容C36的一端相连，瓷片电容C36的另一端接地；接插件P4的引脚9、10接地；

所述的SD电路包括数据存储卡SD1，瓷片电容C37、C38、C39、C40、C41，电阻R38；数据存储卡SD1的引脚4与电压源VDD和电阻R38的一端相连，电阻R38的另一端与数据存储卡SD1的引脚9相连；数据存储卡SD1的引脚6、10接地GND；数据存储卡SD1的引脚2与瓷片电容C37的一端和主控芯片U8的引脚59相连，瓷片电容C37的另一端接地GND；数据存储卡SD1的引脚3与瓷片电容C38的一端和主控芯片U8的引脚32相连，瓷片电容C38的另一端接地GND；数据存储卡SD1的引脚5与瓷片电容C39的一端和主控芯片U8的引脚30相连，瓷片电容C39的另一端接地GND；数据存储卡SD1的引脚7与瓷片电容C40的一端和主控芯片U8的引脚31相连，瓷片电容C40的另一端接地GND；数据存储卡SD1的引脚9与瓷片电容C41的一端和主控芯片U8的引脚58相连，瓷片电容C41的另一端接地GND；数据存储卡SD1其他引脚悬空；

所述的串口电路包括三个串口芯片U5、U6、U7，十六个瓷片电容C42、C43、C44、C45、C46、C47、C48、C49、C50、C51、C52、C53、C54、C55、C56、C57，十个TVS二极管D16、D17、D18、D19、D20、D21、D22、D23、D24、D25，十二个电阻R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48 、R49、R50，两脚接插件P4，20脚接插件P5；串口芯片U5的引脚8与电阻R39的一端相连，电阻R39的另一端与TVS二极管D16的一端和接插件P5引脚9相连，TVS二极管D16的另一端接地GND，接插件P5引脚9与瓷片电容C44的一端相连，瓷片电容C44的另一端接地；串口芯片U5的引脚7与电阻R40的一端相连，电阻R40的另一端与TVS二极管D17的一端和接插件P5引脚11相连，TVS二极管D17的另一端接地GND，接插件P5引脚11与瓷片电容C45的一端相连，瓷片电容C45的另一端接地；串口芯片U5的引脚13与电阻R41的一端相连，电阻R41的另一端与TVS二极管D18的一端和接插件P5引脚15相连，TVS二极管D18的另一端接地GND，接插件P5引脚15与瓷片电容C46的一端相连，瓷片电容C46的另一端接地；串口芯片U5的引脚14与电阻R42的一端相连，电阻R42的另一端与TVS二极管D19的一端和接插件P5引脚17相连，TVS二极管D19的另一端接地GND，接插件P5引脚17与瓷片电容C47的一端相连，瓷片电容C47的另一端接地；串口芯片U5的引脚15直接接地；串口芯片U5的引脚6与瓷片电容C42的一端相连，瓷片电容C12的另一端接地；串口芯片U5的引脚2接瓷片电容C43的一端，瓷片电容C43的另一端接串口芯片U5的引脚16；串口芯片U5的引脚16接电源VDD；串口芯片U5的引脚1与瓷片电容C49的一端相连，瓷片电容C49的另一端接串口芯片U5的引脚3；串口芯片U5的引脚4与瓷片电容C48的一端相连，瓷片电容C48的另一端接串口芯片U5的引脚5；串口芯片U5的引脚11与主控芯片U8的引脚47相连；串口芯片U5的引脚12与主控芯片U8的引脚48相连；串口芯片U5的引脚10与主控芯片U8的引脚25相连；串口芯片U5的引脚9与主控芯片U8的引脚26相连；串口芯片U6的引脚8与电阻R43的一端相连，电阻R43的另一端与TVS二极管D20的一端和接插件P5引脚4相连，TVS二极管D20的另一端接地GND，接插件P5引脚4与瓷片电容C52的一端相连，瓷片电容C52的另一端接地；串口芯片U6的引脚7与电阻R44的一端相连，电阻R44的另一端与TVS二极管D21的一端和接插件P5引脚6相连，TVS二极管D21的另一端接地GND，接插件P5引脚6与瓷片电容C53的一端相连，瓷片电容C53的另一端接地；串口芯片U6的引脚13与电阻R45的一端相连，电阻R45的另一端与TVS二极管D22的一端和接插件P5引脚10相连，TVS二极管D22的另一端接地GND，接插件P5引脚10与瓷片电容C54的一端相连，瓷片电容C54的另一端接地；串口芯片U6的引脚14与电阻R46的一端相连，电阻R46的另一端与TVS二极管D23的一端和接插件P5引脚12相连，TVS二极管D23的另一端接地GND，接插件P5引脚12与瓷片电容C55的一端相连，瓷片电容C55的另一端接地；串口芯片U6的引脚15直接接地；串口芯片U6的引脚6与瓷片电容C50的一端相连，瓷片电容C50的另一端接地；串口芯片U6的引脚2接瓷片电容C51的一端，瓷片电容C51的另一端接串口芯片U6的引脚16；串口芯片U6的引脚16接电源VDD；串口芯片U6的引脚1与瓷片电容C57的一端相连，瓷片电容C57的另一端接串口芯片U6的引脚3；串口芯片U6的引脚4与瓷片电容C56的一端相连，瓷片电容C56的另一端接串口芯片U6的引脚5；串口芯片U6的引脚11、12、10、9分别与主控芯片的引脚80、83、78、79相连；串口芯片U7的引脚1与主控芯片U8的引脚69相连，串口芯片U7的引脚4与主控芯片U8的引脚68相连；串口芯片U7的引脚2和引脚3与电阻R47的一端相连，电阻R47的另一端接地；串口芯片U7的引脚5接地；串口芯片U7的引脚7与电阻R49和电阻R50的一端相连，电阻R49的另一端与接插件P4的引脚2和TVS二极管D25的一端相连，TVS二极管D25的另一端接地；电阻R50的另一端与串口芯片U7的引脚6和电阻R48的一端相连，电阻R48的另一端与P4的引脚1和TVS二极管D24的一端相连，TVS二极管D24的另一端接地；串口芯片U7的引脚8接电源VCC；接插件P5的引脚1、7、13、19、2、8接地；接插件P5的引脚14、16接电源VDD，接插件P5的引脚18、20接电源VCC；

所述的主控电路包括主控芯片U8，电阻R51、R52、R53，晶振Y2、Y3，电池BT1，瓷片电容C58、C59、C60、C61、C62、C63、C64、C65、C66、C67、C68、C69、C70、C70，二极管D26、D27，按键S1；主控芯片的引脚37与电阻R51的一端相连，电阻R51的另一端接地；主控芯片U8的引脚12与晶振Y2的一端和瓷片电容C58的一端相连，瓷片电容C58的另一端接地；晶振Y2的另一端与主控芯片U8的引脚13和瓷片电容C59的一端相连，瓷片电容C59的另一端接地；主控芯片U8的引脚8与晶振Y3的一端和瓷片电容C60的一端相连，瓷片电容C60的另一端接地；晶振Y3的另一端与主控芯片U8的引脚9和瓷片电容C61的一端相连，瓷片电容C61的另一端接地；主控芯片U8的引脚6与瓷片电容C62的一端和电池BT1的正极相连，瓷片电容C62的另一端和电池BT1的负极接地；主控芯片U8的引脚14与电阻R53的一端相连，电阻R53的另一端接电源VDD；主控芯片U8的引脚14与二极管D27的阳极相连，二极管D27的阴极与瓷片电容C68的一端和按键S1的一端相连，瓷片电容C68的另一端和按键S1的另一端接地GND；二极管D27的阴极与二极管D26的阳极相连，二极管D26的阴极接电源VDD；瓷片电容C63、C64、C65、C66的一端与电源VDD相连，瓷片电容C63、C64、C65、C66的另一端接地GND；主控芯片U8的引脚21接V_REF，V_REF与瓷片电容C69的一端相连，瓷片电容C69的另一端接地GND；主控芯片U8的引脚22与瓷片电容C70和C71的一端相连，瓷片电容C70和C71的另一端接地GND；主控芯片U8的引脚22接电源VDDA；主控芯片的引脚20与电阻R52的一端相连，电阻R52的另一端接地；主控芯片U8的引脚94、10、27、49、74、99、19接地；主控芯片U8的引脚11、28、50、75、100接电源VDD；

所述的主控芯片U8的引脚46、45、44、43分别与光耦芯片T1的引脚2、4、6、8相连；主控芯片U8的引脚24、29、15、16、17、18、33、34分别与模拟信号采集电路中电解电容C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28的正极相连；主控芯片U8的引脚59、32、30、31、58分别与数据采集卡SD1的引脚2、3、5、7、9相连；主控芯片U8的引脚26、25、48、47分别与串口芯片U5的引脚9、10、12、11相连；主控芯片U8的引脚79、78、83、80分别与串口芯片U6的引脚9、10、12、11相连；主控芯片U8的引脚69、68分别与串口芯片U7的引脚1、3相连；主控芯片U8的引脚14接二极管D27的阳极；

电源芯片U1采用美国国家半导体NS公司的LM2576-5V，电源芯片U2采用SEMITECH公司的AMS1117，电源芯片U3采用TI公司的TL431ACD，时钟芯片U4采用Ramtron公司的FM3130，串口芯片U5、U6采用Maxium公司的MAX3232，串口芯片U7采用的Maxium公司MAX3485，主控芯片U8采用ST公司的STM32F103VBT6，光耦芯片T1采用Isocom Components公司的TIL193，继电器J1、J2采用OMRON公司的G6HK-2-100芯片。

Images