CN104794879A - 一种定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器 - Google Patents

一种定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，其特征在于：包括：数据控制采集单元；自毁系统；用于驱动自毁系统启动的电机驱动系统；中央处理器；数据存贮单元；用于采集浮标参数的浮标参数转换单元；用于为中央处理器提供时钟信号的晶振单元；用于控制红外通信模块工作状态的电源控制单元；以及电源单元；其中：中央处理器的I/O端口分别与数据控制采集单元、数据存贮单元、浮标参数转换单元、晶振单元、北斗通讯模块、电源单元电连接；中央处理器通过电机驱动系统与自毁系统连接。本发明能够无线接收水下主浮体采集到的数据信息，进而上浮至水面将数据信息发送给北斗卫星网络；最后通过自毁系统来保证数据的保密性。

Description

一种定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器
技术领域
本发明涉及海洋监测设备技术领域，涉及一种能够进行覆盖大部分海洋领域探测的仪器，特别是一种可在海洋中监测水下环境的定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器。
背景技术
海洋潜标系统是对海洋水下环境进行长期、定点、多参数剖面观测的仪器设备系统，是海洋环境立体监测系统的重要组成部分。海洋潜标系统具有观测时间长、隐蔽、测量不易受海面气象条件影响等优点，在国外，2O世纪7O年代以来就得到了广泛的应用。2O世纪9O年代以来，随着我国海洋科学研究、海洋综合利用和国防事业发展的需要，我国对海洋环境监测的力度不断加强，对海洋水下环境监测仪器设备的需求日益增加，海洋潜标系统在我国也逐渐得到了较广泛的应用。
目前，传统的海洋数据采集控制器主要指的是水下主浮体(也称为潜标系统)，该水下主浮体主要包括多个传感器、数据存储装置、以及用于携带上述多个传感器进行下潜的机械部件；其使用的原理为：将绳索的一端系于机械部件上，绳索的另一端固定于船体上，轮船载着上述水下主浮体到达指定位置后，将机械部件抛于海洋中，此时机械部件带动多个传感器下潜到深海中进行数据采集，随后，工作人员通过收缩绳索即可将水下主浮体回收，然后读取数据存储装置内的数据即可。但是实践发现，传统水下主浮体因流场和海洋地理环境复杂容易丢失或不能正常回收，一旦不能正常回收将造成重大的经济损失，同时丢失宝贵的海洋科学数据；在一些特定危险海域，采用船只去进行投送水下主浮体存在一定的危险性；同时水下主浮体的下潜深度与绳索的长度存在很大的关联性，在很多区域，经常会发生由于绳索的尺寸不够长而无法或者更深层次的深海数据信息。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种可控制浮标通过红外模块进行点对点数据传输；在上浮过程中进行温度、盐度数据的采集；到达水面后通过北斗卫星系统进行定位与数据传输，待数据传输完成后实现浮标自毁的定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器。
为解决上述技术问题，本发明的浮标数据采集控制器，技术方案为：
一种定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，包括：
数据控制采集单元，所述数据控制采集单元包括与北斗通讯模块连接的第一数据控制采集电路、与温盐传感器连接的第二数据控制采集电路、以及与红外通信模块连接的第三数据控制采集电路；上述红外通信模块用于无线接收水下主浮体所采集到的数据信息；
自毁系统；
用于驱动上述自毁系统启动的电机驱动系统；
内嵌有定时模块的中央处理器；
数据存贮单元；
用于采集浮标参数的浮标参数转换单元；
用于为上述中央处理器提供时钟信号的晶振单元；
用于控制红外通信模块工作状态的电源控制单元；
以及电源单元；上述电源单元包括为中央处理器提供电能的第一电源电路、和为电机驱动系统提供电能的第二电源电路；其中：
上述中央处理器的I/O端口分别与数据控制采集单元、数据存贮单元、浮标参数转换单元、晶振单元、北斗通讯模块、电源单元电连接；上述中央处理器通过电机驱动系统与自毁系统连接。
进一步、所述第一电源电路包括MOS管(U1)、额定电阻(R1、R2)、二极管(D1)、额定电容(C1～C7)、电源转换器(U2)、接口(J1)；所述额定电阻(R1)串联于地(GND)、接口(J1)之间，二极管(D1)串联于接口(J1)，MOS管(Q1)源极之间；额定电容(C1)串联于MOS管(Q1)源极和地(GND)之间，MOS管(Q1)栅极与额定电阻(R1)一端连接，所述额定电阻(R2)串联于MOS管(U1)漏级、电源转换器(U2)之间，额定电容(C2、C3)在MOS管(U1)漏级和地之间(GND)，电源转换器(U2)输出端(3)为电源电压(VCC)，额定电容(C4)在电源转换器(U2)输入端(1)和地(GND)之间，额定电容(C5、C6、C7)在电源转换器(U2)的输出端(3)和地(GND)之间。
更进一步、所述第二电源电路包含电平转换电路(U3)、MOS管(U4)、额定电容(C37、C38)、电源转换器(U15)、接口(U16)；中央处理器的输出端(RD0)通过电平转换电路(U3)控制输出端(A0)，所述额定电阻(R60)作为上拉电阻串联于电源(Vdd)、电平转换电路(U3)的输出端(AO)之间；MOS管(U9)源极连接电源电压(Vdd)，栅极连接控制端(RD0O)，漏级与电源转换器(U15)的输入端连接；电源转换器(U15)输出端与接口(U16)连接，额定电容(C37)串联于MOS管(U9)漏极和地(GND)之间，额定电容(C38)串联于电源转换器(U15)输出端和地(GND)之间。
更进一步、所述第一数据控制采集电路包括电平转换电路(U3)、额定电阻(R9)、MOS管(U6)、多路开关电路(U4)、电平变换电路(U8)、额定电阻(R53、R55、R51、R57)、额定电容(C23～C26、C28、C15、C16)；中央处理器的输出端(RD2)通过电平转换电路(U3)控制输出端(D0)，所述额定电阻(R9)作为上拉电阻串联于电源(Vdd)、电平转换电路(U3)的输出端(DO)之间；所述MOS管(U6)的栅极与电平转换电路(U3)的输出端(DO)连接，MOS管(U6)源极与电源电压(Vdd)连接，MOS管(U6)漏级输出为北斗通讯模块的电源电压；中央处理器的输出端(RC6)和输入端(RC7)分别与多路开关电路(X和Y)连接，中央处理器的输出端(RD4、RD5、RC5)分别与多路开关电路(INH、A、B)连接，中央处理器通过多路开关电路(INH、A、B)选择多路开关中的一路开关；其中多路开关电路(RX3、TX3)分别与额定电阻(R55、R53)一端连接，额定电阻(R51、R57)另一端与电平变换电路(U8)的输入端(8)和输出端(7)连接。
更进一步、所述第二数据控制采集电路包括电平转换电路(U3)、额定电阻(R58)、MOS管(U9)、多路开关电路(U4)、电平变换电路(U8)、额定电阻(R52、R50、R54、R56)、额定电容(C23～C26、C28～C30)；中央处理器的输出端(RD3)通过电平转换电路(U3)控制输出端(E0)，所述额定电阻(R58)作为上拉电阻串联于电源(Vdd)、电平转换电路(U3)的输出端(EO)之间；所述MOS管(U9)的栅极与电平转换电路(U3)的输出端(EO)连接，MOS管(U9)源极与电源电压(Vdd)连接，MOS管(U9)漏级输出为温盐传感器模块的电源电压；中央处理器的输出端(RC6)和输入端(RC7)分别与多路开关电路(X和Y)连接，中央处理器的输出端(RD4、RD5、RC5)分别与多路开关电路(INH、A、B)连接，并通过多路开关电路(INH、A、B)选择多路开关中的一路开关；其中多路开关电路(RX1、TX1)分别与额定电阻(R54、R52)一端连接，额定电阻(R50、R56)另一端与电平变换电路(U8)的输入端(13)和输出端(14)连接。
更进一步、所述第三数据控制采集电路包括电平转换电路(U3)、额定电阻(R61)、MOS管(U17)、多路开关电路(U4)、电平变换电路(U8)、额定电阻(R43、R47、R5、R7)、额定电容(C11～C14、C27、C39～C42)；中央处理器的输出端(RD1)通过电平转换电路(U3)控制输出端(B0)，所述额定电阻(R61)作为上拉电阻串联于电源(Vdd)、电平转换电路(U3)的输出端(BO)之间；所述MOS管(U17)的栅极与电平转换电路(U3)的输出端(BO)连接，MOS管(U17)源极与电源电压(Vdd)连接，MOS管(U17)漏级输出为红外通信模块的电源电压；中央处理器的输出端(RC6)和输入端(RC7)分别与多路开关电路(X和Y)连接，中央处理器的输出端(RD4、RD5、RC5)分别与多路开关电路(INH、A、B)连接，中央处理器通过多路开关电路(INH、A、B)选择多路开关中的一路开关；其中多路开关电路(RX2、TX2)分别与额定电阻(R47、R43)一端连接，额定电阻(R5、R7)另一端与电平变换电路(U8)的输入端(13)和输出端(14)连接。
更进一步、所述浮标参数转换单元包括额定电阻(R63、R64、R58)，额定电容(C29、C30)，电平转换电路(U3)，MOS管(U9)；额定电阻(R58)在中央处理器的输入端(RD0)和MOS管(Q11)漏级输出之间，中央处理器的输出端(RD3)通过电平转换电路(U3)控制输出端(E0)，所述额定电阻(R58)作为上拉电阻串联于电源(Vdd)、电平转换电路(U3)的输出端(EO)之间；所述MOS管(U9)的栅极与电平转换电路(U3)的输出端(EO)连接，MOS管(U9)源极与电源电压(Vdd)连接，MOS管(U9)漏级输出为温盐传感器模块的电源电压，额定电阻(R63)在中央处理器的输入端(RA0)和MOS管(U9)漏级输出之间，额定电阻(R64)在中央处理器的输出端(RA0)和地(GND)之间。
更进一步、所述数据存贮单元包括数据存储电路(U12、U13)；数据存储电路(U12、U13)的输入端(8)与电源电压(VCC)连接，时钟电路(U12、U13)输入端(6)与中央处理器的输出端(SCL)连接，时钟电路(U12、U13)输入/出端(5)与中央处理器的输入/出端(SDA)连接。
更进一步、所述红外通信模块包括电平转换电路(U20)、红外电平转换电路(U21)、红外模块(U22)、晶振(Y3)、额定电阻(R65、R66)，额定电容(C43～C50)；红外模块(U23)的管脚(2和3)分别与红外电平转换电路(U21)的管脚(6和5)相连，额定电阻(R65)串联于红外模块(U22)的管脚(1)和电源电压(VCC)之间,额定电阻(R66)串联于红外模块(U22)的管脚(5)和电源电压(VCC)之间，额定电容(C50)串联于红外模块(U22)的管脚(5)和地(GND)之间，晶振(Y3)串联于额定电容(C47和C48)之间，额定电容(C47和C48)另一端接地，晶振(Y3)两端分别与红外电平转换电路(U21)的管脚(2和3)相连，红外电平转换电路(U21)的管脚(11和12)分别与电平转换电路(U20)的管脚(11和12)相连，电平转换电路(U20)的管脚(13和14)分别与接口(J7)的管脚(1和2)相连。
更进一步、所述晶振单元包括晶振(Y1、Y2)，额定电容(C17、C18、C19、C20)；晶振(Y1)串联于额定电容(C17)和额定电容(C18)之间，晶振(Y2)在额定电容(C19)和额定电容(C02)之间；额定电容(C17、C18、C19、C20)的另一端均接地(GND)。
本发明具有的优点和积极效果是：
通过采用上述技术方案，本发明利于红外通信模块能够无线获取水下主浮体采集到的数据信息；然后在上浮的过程中，利于温盐传感器采集温度、盐度信息；当浮出水面后，利于北斗通讯模块将采集到的数据信息发送给远端；最后利用自毁系统进行自毁，保证了采集数据的保密性；因此与传统技术相比较，工作人员可以不需要驾驶轮船亲临海域进行实验数据的采集，工作人员只需要利于飞机对特定海域进行定投该定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器。然后在远端的终端机上即可获取到采集到的数据；整个数据采集过程非常简单、大大提高了工作效率；同时本发明中的红外通信模块、北斗通讯模块、自毁系统均为比较成熟的技术；因此设计成本和使用成本都比较低。
附图说明
图1本发明功能模块示意图；
图2为本发明局部电路图，主要用于显示第一电源电路的结构；
图3为本发明局部电路图，主要用于显示第二电源电路的结构；
图4为本发明局部电路图，主要用于显示数据控制采集单元的电路；
图5为本发明局部电路图，主要用于显示浮标参数转换单元的电路；
图6为本发明局部电路图，主要用于显示红外通信模块的电路；
图7为本发明局部电路图，主要用于显示数据存贮单元的电路；
图8为本发明局部电路图，主要用于显示晶振单元的电路。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，包括：
数据控制采集单元，所述数据控制采集单元包括与北斗通讯模块连接的第一数据控制采集电路、与温盐传感器连接的第二数据控制采集电路、以及与红外通信模块连接的第三数据控制采集电路；上述红外通信模块用于无线接收水下主浮体所采集到的数据信息；
自毁系统；
用于驱动上述自毁系统启动的电机驱动系统；
内嵌有定时模块的中央处理器；
数据存贮单元；
用于采集浮标参数的浮标参数转换单元；
用于为上述中央处理器提供时钟信号的晶振单元；
用于控制红外通信模块工作状态的电源控制单元；
以及电源单元；上述电源单元包括为中央处理器提供电能的第一电源电路、和为电机驱动系统提供电能的第二电源电路；其中：
上述中央处理器的I/O端口分别与数据控制采集单元、数据存贮单元、浮标参数转换单元、晶振单元、北斗通讯模块、电源单元电连接；上述中央处理器通过电机驱动系统与自毁系统连接。
本发明的工作原理为：使用时，将该定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器与水下主浮体连接于一体，目的是让水下主浮体带着该定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器潜入指定深度，两者之间的连接关系为可定时分开的一种连接关系，比如两者之间可以采用电磁铁进行吸附，由于该定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器内设置有数据存贮单元，因此水下主浮体可以省去该部件，但是由于增加了红外信息通信的功能，因此在水下主浮体上必须增加一个红外通信模块，当两者到达测试深度时，水下主浮体上的多个传感器将采集到的信息通过红外通信模块发送给该定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，该定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器接收外数据后，定时切断电磁铁的电流，此时两者分离，在海洋浮力的作用下，该定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器一般采集温度、盐度信息、一般上浮；当到达海面时，北斗通讯模块将采集到的数据信息发送至北斗通讯网络中，进而远端的特定终端则可第一时间获取到实验数据；同时为了防止数据落入非法者手中，工作人员可以利于中央处理器内的定时模块定时启动自毁系统；从而达到信息保密的目的。
请参阅图2至图8，上述具体实施例中部分电路的优选结构如下：
所述第一电源电路包括MOS管U1、额定电阻R1、R2、二极管D1、额定电容C1～C7、电源转换器U2、接口J1；所述额定电阻R1串联于地GND、接口J1之间，二极管D1串联于接口J1，MOS管Q1源极之间；额定电容C1串联于MOS管Q1源极和地GND之间，MOS管Q1栅极与额定电阻R1一端连接，所述额定电阻R2串联于MOS管U1漏级、电源转换器U2之间，额定电容C2、额定电容C3在MOS管U1漏级和地之间GND，电源转换器U2输出端3为电源电压VCC，额定电容C4在电源转换器U2输入端1和地GND之间，额定电容C5、额定电容C6、额定电容C7在电源转换器U2的输出端3和地GND之间。
所述第二电源电路包含电平转换电路U3、MOS管U4、额定电容C37、额定电容C38、电源转换器U15、接口U16；中央处理器的输出端RD0通过电平转换电路U3控制输出端A0，所述额定电阻R60作为上拉电阻串联于电源Vdd、电平转换电路U3的输出端AO之间；MOS管U9源极连接电源电压Vdd，栅极连接控制端RD0O，漏级与电源转换器U15的输入端连接；电源转换器U15输出端与接口U16连接，额定电容C37串联于MOS管U9漏极和地GND之间，额定电容C38串联于电源转换器U15输出端和地GND之间。
所述第一数据控制采集电路包括电平转换电路U3、额定电阻R9、MOS管U6、多路开关电路U4、电平变换电路U8、额定电阻R53、额定电阻R55、额定电阻R51、额定电阻R57、额定电容C23～C26、额定电容C28、额定电容C15、额定电容C16；中央处理器的输出端RD2通过电平转换电路U3控制输出端D0，所述额定电阻R9作为上拉电阻串联于电源Vdd、电平转换电路U3的输出端DO之间；所述MOS管U6的栅极与电平转换电路U3的输出端DO连接，MOS管U6源极与电源电压Vdd连接，MOS管U6漏级输出为北斗通讯模块的电源电压；中央处理器的输出端RC6和输入端RC7分别与多路开关电路X和Y连接，中央处理器的输出端RD4、RD5、RC5分别与多路开关电路INH、A、B连接，中央处理器通过多路开关电路INH、A、B选择多路开关中的一路开关；其中多路开关电路RX3、TX3分别与额定电阻R55、额定电阻R53一端连接，额定电阻R51、额定电阻R57另一端与电平变换电路U8的输入端8和输出端7连接。
所述第二数据控制采集电路包括电平转换电路U3、额定电阻R58、MOS管U9、多路开关电路U4、电平变换电路U8、额定电阻R52、额定电阻R50、额定电阻R54、额定电阻R56、额定电容C23～C26、额定电容C28～C30；中央处理器的输出端RD3通过电平转换电路U3控制输出端E0，所述额定电阻R58作为上拉电阻串联于电源Vdd、电平转换电路U3的输出端EO之间；所述MOS管U9的栅极与电平转换电路U3的输出端EO连接，MOS管U9源极与电源电压Vdd连接，MOS管U9漏级输出为温盐传感器模块的电源电压；中央处理器的输出端RC6和输入端RC7分别与多路开关电路X和Y连接，中央处理器的输出端RD4、输出端RD5、输出端RC5分别与多路开关电路INH、A、B连接，并通过多路开关电路INH、A、B选择多路开关中的一路开关；其中多路开关电路RX1、TX1分别与额定电阻R54、额定电阻R52一端连接，额定电阻R50、额定电阻R56另一端与电平变换电路U8的输入端13和输出端14连接。
所述第三数据控制采集电路包括电平转换电路U3、额定电阻R61、MOS管U17、多路开关电路U4、电平变换电路U8、额定电阻R43、额定电阻R47、额定电阻R5、额定电阻R7、额定电容C11～C14、额定电容C27、额定电容C39～C42；中央处理器的输出端RD1通过电平转换电路U3控制输出端B0，所述额定电阻R61作为上拉电阻串联于电源Vdd、电平转换电路U3的输出端BO之间；所述MOS管U17的栅极与电平转换电路U3的输出端BO连接，MOS管U17源极与电源电压Vdd连接，MOS管U17漏级输出为红外通信模块的电源电压；中央处理器的输出端RC6和输入端RC7分别与多路开关电路X和Y连接，中央处理器的输出端RD4、输出端RD5、输出端RC5分别与多路开关电路INH、A、B连接，中央处理器通过多路开关电路INH、多路开关电路A、多路开关电路B选择多路开关中的一路开关；其中多路开关电路RX2、TX2分别与额定电阻R47、额定电阻R43一端连接，额定电阻R5、额定电阻R7另一端与电平变换电路U8的输入端13和输出端14连接。
所述浮标参数转换单元包括额定电阻R63、额定电阻R64、额定电阻R58，额定电容C29、额定电容C30，电平转换电路U3，MOS管U9；额定电阻R58在中央处理器的输入端RD0和MOS管Q11漏级输出之间，中央处理器的输出端RD3通过电平转换电路U3控制输出端E0，所述额定电阻R58作为上拉电阻串联于电源Vdd、电平转换电路U3的输出端EO之间；所述MOS管U9的栅极与电平转换电路U3的输出端EO连接，MOS管U9源极与电源电压Vdd连接，MOS管U9漏级输出为温盐传感器模块的电源电压，额定电阻R63在中央处理器的输入端RA0和MOS管U9漏级输出之间，额定电阻R64在中央处理器的输出端RA0和地GND之间。
所述数据存贮单元包括数据存储电路U12、数据存储电路U13；数据存储电路U12、数据存储电路U13的输入端8与电源电压VCC连接，时钟电路U12、时钟电路U13输入端6与中央处理器的输出端SCL连接，时钟电路U12、时钟电路U13输入/出端5与中央处理器的输入/出端SDA连接。
所述红外通信模块包括电平转换电路U20、红外电平转换电路U21、红外模块U22、晶振Y3、额定电阻R65、额定电阻R66，额定电容C43～C50；红外模块U23的管脚2和管脚3分别与红外电平转换电路U21的管脚6和5相连，额定电阻R65串联于红外模块U22的管脚1和电源电压VCC之间,额定电阻R66串联于红外模块U22的管脚5和电源电压VCC之间，额定电容C50串联于红外模块U22的管脚5和地GND之间，晶振Y3串联于额定电容C47和C48之间，额定电容C47和C48另一端接地，晶振Y3两端分别与红外电平转换电路U21的管脚2和3相连，红外电平转换电路U21的管脚11和12分别与电平转换电路U20的管脚11和12相连，电平转换电路U20的管脚13和14分别与接口J7的管脚1和管脚2相连。
所述晶振单元包括晶振Y1、晶振Y2，额定电容C17、额定电容C18、额定电容C19、额定电容C20；晶振Y1串联于额定电容C17和额定电容C18之间，晶振Y2在额定电容C19和额定电容C02之间；额定电容C17、额定电容C18、额定电容C19、额定电容C20的另一端均接地GND。
请参阅图2，图2是实现上述具体实施例中第一电源电路的一种优选电路，其中：包括MOS管U1、额定电阻R1、额定电阻R2、二极管D1、额定电容C1～C7、电源转换器U2、接口J1，为接口J1的输入端电压为10.8V，VCC为电源转换器U2的输出端。
作为优选实施例，下面对上述实施例中部分模块/单元的电路进行详述：
在图2中，第一电源电路的工作原理为：接口J1正极10.8V+通过控制MOS管的源极与地GND的导通来控制MOS管U1能否向浮标数据采集控制器输出电源电压。
请参阅图3，图3是实现上述具体实施例中第二电源电路的一种优选电路，其中：包括电平转换电路U3、MOS管U4、额定电容C37、额定电容C38、电源转换器U15、接口U16；其中控制电机驱动系统的工作原理为：当中央处理器输出端RD0通过电平转换电路U3输出端RD0O控制MOS管U4导通和关闭，实现电机一端高电平和低电平变换，平时电机不上电，浮标端盖闭合；当MOS管U4导通时，电机一端为高电平，电机开始工作，打开浮标端盖，控制浮标自毁。
请参阅图4，图4是实现上述具体实施例中数据控制采集单元的一种优选电路，其中：所述数据控制采集单元包括电平转换电路U3、额定电阻R9、额定电阻R58、额定电阻R61、MOS管U6、MOS管U9、MOS管U17、多路开关电路U4、电平变换电路U8、额定电阻R43、额定电阻R47、额定电阻R5、额定电阻R7，额定电阻R50～R57、额定电容C11～C16、额定电容C23～C28、额定电容C39～C42。中央处理器输出端RD1、输出端RD2、输出端RD3通过电平转换电路U3分别控制输出端RD1O、输出端RD2O、输出端RD3O来实现红外通信模块、北斗通讯模块和温盐传感器模块电源电压的导通和断开，中央处理器输出端RD5、输出端RC5通过多路开关电路U4和电平变换电路U8分别采集红外通信模块、北斗通讯模块和温盐传感器模块数据。
其中，对北斗通讯模块、温盐传感器模块和红外通信模块的电源电压控制的原理，为：当中央处理器输出端RD1、输出端RD2、输出端RD3为高电平时，电平转换电路U3的输出端RD1O、输出端RD2O、输出端RD3O为高电平，红外通信模块、北斗通讯模块和温盐传感器模块断电，中央处理器输出端RD1、输出端RD2、输出端RD3为低电平时，电平转换电路U3的输出端RD1O、输出端RD2O、输出端RD3O为低电平，红外通信模块、北斗通讯模块和温盐传感器模块供电。
其中，对红外通信模块、北斗通讯模块和温盐传感器模块数据采集的原理，为：中央处理器输出端RD5、输出端RC5通过多路开关电路U8选择采集通道，通过电平变换电路U3实现与红外通信模块、北斗通讯模块和温盐传感器模块的数据通信。
请参阅图5，图5是实现上述具体实施例中采集浮标参数的浮标参数转换单元的一种优选电路，其中：所述采集浮标参数的浮标参数转换单元包括额定电阻R63、额定电阻R64、额定电阻R58，额定电容C29、额定电容C30，电平转换电路U3,MOS管U9。工作原理为：当浮标需采集电源电压时中央处理器输出端RD3通过电平转换电路U3控制输出端RD3O打开北斗通讯模块控制电源，该电源电压通过两个额定电阻R63和额定电阻R64串联分压，中央处理器输入端RA0测量额定电阻R64之间的电压。
请参阅图6，图6是实现上述具体实施例中浮标之间红外通信的红外通信模块的一种优选电路，其中：所述浮标之间红外通信的红外通信单元包括电平转换电路U3、额定电阻R61、MOS管U17、多路开关电路U4、电平变换电路U8、额定电阻R43、额定电阻R47、额定电阻R5、额定电阻R7、额定电容C11～C14、额定电容C27、额定电容C39～C42。其工作原理为：晶振Y3为时钟电路提供时钟频率，额定电容C13为晶振匹配电容，当浮标供电时时钟电路由浮标电池供电VCC，当浮标断电时时钟电路由后备电池B1供电，时钟电路与中央处理器端子SCL和端子SDA连接传输数据。
请参阅图7，图7是实现上述具体实施例中浮标数据存储的数据存贮单元的一种优选电路，其中：所述浮标数据存储的数据存贮单元包括数据存储电路U12、数据存储电路U13，数据存储电路与中央处理器端子SCL和端子SDA连接传输数据。
请参阅图8，图8是实现上述具体实施例中浮标中央处理器提供时钟信号的晶振单元的一种优选电路，其中：所述浮标中央处理器提供时钟信号的晶振单元包括晶振Y1、晶振Y2，额定电容C17～C20。其工作原理：晶振Y1为中央处理器提供主时钟源，晶振Y2为中央处理器提供副时钟源。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，其特征在于：包括：
数据控制采集单元，所述数据控制采集单元包括与北斗通讯模块连接的第一数据控制采集电路、与温盐传感器连接的第二数据控制采集电路、以及与红外通信模块连接的第三数据控制采集电路；上述红外通信模块用于无线接收水下主浮体所采集到的数据信息；
自毁系统；
用于驱动上述自毁系统启动的电机驱动系统；
内嵌有定时模块的中央处理器；
数据存贮单元；
用于采集浮标参数的浮标参数转换单元；
用于为上述中央处理器提供时钟信号的晶振单元；
用于控制红外通信模块工作状态的电源控制单元；
以及电源单元；上述电源单元包括为中央处理器提供电能的第一电源电路、和为电机驱动系统提供电能的第二电源电路；其中：
上述中央处理器的I/O端口分别与数据控制采集单元、数据存贮单元、浮标参数转换单元、晶振单元、北斗通讯模块、电源单元电连接；上述中央处理器通过电机驱动系统与自毁系统连接。
2.根据权利要求1所述的定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，其特征在于：所述第一电源电路包括MOS管(U1)、额定电阻(R1、R2)、二极管(D1)、额定电容(C1～C7)、电源转换器(U2)、接口(J1)；所述额定电阻(R1)串联于地(GND)、接口(J1)之间，二极管(D1)串联于接口(J1)，MOS管(Q1)源极之间；额定电容(C1)串联于MOS管(Q1)源极和地(GND)之间，MOS管(Q1)栅极与额定电阻(R1)一端连接，所述额定电阻(R2)串联于MOS管(U1)漏级、电源转换器(U2)之间，额定电容(C2、C3)在MOS管(U1)漏级和地之间(GND)，电源转换器(U2)输出端(3)为电源电压(VCC)，额定电容(C4)在电源转换器(U2)输入端(1)和地(GND)之间，额定电容(C5、C6、C7)在电源转换器(U2)的输出端(3)和地(GND)之间。
3.根据权利要求2所述的定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，其特征在于：所述第二电源电路包含电平转换电路(U3)、MOS管(U4)、额定电容(C37、C38)、电源转换器(U15)、接口(U16)；中央处理器的输出端(RD0)通过电平转换电路(U3)控制输出端(A0)，所述额定电阻(R60)作为上拉电阻串联于电源(Vdd)、电平转换电路(U3)的输出端(AO)之间；MOS管(U9)源极连接电源电压(Vdd)，栅极连接控制端(RD0O)，漏级与电源转换器(U15)的输入端连接；电源转换器(U15)输出端与接口(U16)连接，额定电容(C37)串联于MOS管(U9)漏极和地(GND)之间，额定电容(C38)串联于电源转换器(U15)输出端和地(GND)之间。
4.根据权利要求3所述的定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，其特征在于：所述第一数据控制采集电路包括电平转换电路(U3)、额定电阻(R9)、MOS管(U6)、多路开关电路(U4)、电平变换电路(U8)、额定电阻(R53、R55、R51、R57)、额定电容(C23～C26、C28、C15、C16)；中央处理器的输出端(RD2)通过电平转换电路(U3)控制输出端(D0)，所述额定电阻(R9)作为上拉电阻串联于电源(Vdd)、电平转换电路(U3)的输出端(DO)之间；所述MOS管(U6)的栅极与电平转换电路(U3)的输出端(DO)连接，MOS管(U6)源极与电源电压(Vdd)连接，MOS管(U6)漏级输出为北斗通讯模块的电源电压；中央处理器的输出端(RC6)和输入端(RC7)分别与多路开关电路(X和Y)连接，中央处理器的输出端(RD4、RD5、RC5)分别与多路开关电路(INH、A、B)连接，中央处理器通过多路开关电路(INH、A、B)选择多路开关中的一路开关；其中多路开关电路(RX3、TX3)分别与额定电阻(R55、R53)一端连接，额定电阻(R51、R57)另一端与电平变换电路(U8)的输入端(8)和输出端(7)连接。
5.根据权利要求4所述的定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，其特征在于：所述第二数据控制采集电路包括电平转换电路(U3)、额定电阻(R58)、MOS管(U9)、多路开关电路(U4)、电平变换电路(U8)、额定电阻(R52、R50、R54、R56)、额定电容(C23～C26、C28～C30)；中央处理器的输出端(RD3)通过电平转换电路(U3)控制输出端(E0)，所述额定电阻(R58)作为上拉电阻串联于电源(Vdd)、电平转换电路(U3)的输出端(EO)之间；所述MOS管(U9)的栅极与电平转换电路(U3)的输出端(EO)连接，MOS管(U9)源极与电源电压(Vdd)连接，MOS管(U9)漏级输出为温盐传感器模块的电源电压；中央处理器的输出端(RC6)和输入端(RC7)分别与多路开关电路(X和Y)连接，中央处理器的输出端(RD4、RD5、RC5)分别与多路开关电路(INH、A、B)连接，并通过多路开关电路(INH、A、B)选择多路开关中的一路开关；其中多路开关电路(RX1、TX1)分别与额定电阻(R54、R52)一端连接，额定电阻(R50、R56)另一端与电平变换电路(U8)的输入端(13)和输出端(14)连接。
6.根据权利要求5所述的定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，其特征在于：所述第三数据控制采集电路包括电平转换电路(U3)、额定电阻(R61)、MOS管(U17)、多路开关电路(U4)、电平变换电路(U8)、额定电阻(R43、R47、R5、R7)、额定电容(C11～C14、C27、C39～C42)；中央处理器的输出端(RD1)通过电平转换电路(U3)控制输出端(B0)，所述额定电阻(R61)作为上拉电阻串联于电源(Vdd)、电平转换电路(U3)的输出端(BO)之间；所述MOS管(U17)的栅极与电平转换电路(U3)的输出端(BO)连接，MOS管(U17)源极与电源电压(Vdd)连接，MOS管(U17)漏级输出为红外通信模块的电源电压；中央处理器的输出端(RC6)和输入端(RC7)分别与多路开关电路(X和Y)连接，中央处理器的输出端(RD4、RD5、RC5)分别与多路开关电路(INH、A、B)连接，中央处理器通过多路开关电路(INH、A、B)选择多路开关中的一路开关；其中多路开关电路(RX2、TX2)分别与额定电阻(R47、R43)一端连接，额定电阻(R5、R7)另一端与电平变换电路(U8)的输入端(13)和输出端(14)连接。
7.根据权利要求6所述的定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，其特征在于：所述浮标参数转换单元包括额定电阻(R63、R64、R58)，额定电容(C29、C30)，电平转换电路(U3)，MOS管(U9)；额定电阻(R58)在中央处理器的输入端(RD0)和MOS管(Q11)漏级输出之间，中央处理器的输出端(RD3)通过电平转换电路(U3)控制输出端(E0)，所述额定电阻(R58)作为上拉电阻串联于电源(Vdd)、电平转换电路(U3)的输出端(EO)之间；所述MOS管(U9)的栅极与电平转换电路(U3)的输出端(EO)连接，MOS管(U9)源极与电源电压(Vdd)连接，MOS管(U9)漏级输出为温盐传感器模块的电源电压，额定电阻(R63)在中央处理器的输入端(RA0)和MOS管(U9)漏级输出之间，额定电阻(R64)在中央处理器的输出端(RA0)和地(GND)之间。
8.根据权利要求7所述的定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，其特征在于：所述数据存贮单元包括数据存储电路(U12、U13)；数据存储电路(U12、U13)的输入端(8)与电源电压(VCC)连接，时钟电路(U12、U13)输入端(6)与中央处理器的输出端(SCL)连接，时钟电路(U12、U13)输入/出端(5)与中央处理器的输入/出端(SDA)连接。
9.根据权利要求8所述的定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，其特征在于：所述红外通信模块包括电平转换电路(U20)、红外电平转换电路(U21)、红外模块(U22)、晶振(Y3)、额定电阻(R65、R66)，额定电容(C43～C50)；红外模块(U23)的管脚(2和3)分别与红外电平转换电路(U21)的管脚(6和5)相连，额定电阻(R65)串联于红外模块(U22)的管脚(1)和电源电压(VCC)之间,额定电阻(R66)串联于红外模块(U22)的管脚(5)和电源电压(VCC)之间，额定电容(C50)串联于红外模块(U22)的管脚(5)和地(GND)之间，晶振(Y3)串联于额定电容(C47和C48)之间，额定电容(C47和C48)另一端接地，晶振(Y3)两端分别与红外电平转换电路(U21)的管脚(2和3)相连，红外电平转换电路(U21)的管脚(11和12)分别与电平转换电路(U20)的管脚(11和12)相连，电平转换电路(U20)的管脚(13和14)分别与接口(J7)的管脚(1和2)相连。
10.根据权利要求9所述的定时传输潜标中水上通信浮标数据采集控制器，其特征在于：所述晶振单元包括晶振(Y1、Y2)，额定电容(C17、C18、C19、C20)；晶振(Y1)串联于额定电容(C17)和额定电容(C18)之间，晶振(Y2)在额定电容(C19)和额定电容(C02)之间；额定电容(C17、C18、C19、C20)的另一端均接地(GND)。
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