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深海设备回收无线信标机研制

作　者: 周光辉
导　师: 蔡文郁
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 海洋环境无线测向铱星通讯 STM32微控制器
分类号: P742
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 2次
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内容摘要

当前世界处于高速发展时期，随之而来的是人类对资源的大量消耗，陆地上的可再生资源已经越来越少，而占据地球表面百分之七十左右的海洋则拥有极其丰富的资源，比如化学能、波浪能以及滨海、深海海底蕴藏的矿产资源等等。开发海洋资源已经是世界各国的共同选择，但必须看到开发海洋资源的巨大难度，对海洋环境的了解程度决定了对海洋资源开发的难度。信标机作为一种用于辅助收回监测海洋环境的潜标系统等的设备越来越受到重视，它可使设备的收回更加高效、方便。本文针对信标机的功能特性，设计了两套不同工作方式、不同功能特点的信标机系统，旨在根据不同的使用环境，不同的使用要求，应用不同的信标机，来提高潜标系统等设备的收回效率，从而推动海洋环境监测技术的发展。两套不同工作方式的信标机分别是：高亮LED指示与无线测向方式同时具备的信标机以及高亮LED指示与铱星通讯(GPS定位)方式同时具备的信标机。本文主要对以下几部分做了详细介绍：首先，本文分析了国内外信标机产品的研发现状及趋势，针对信标机工作的特殊海洋环境，提出了两种不同工作方式、功能特点的信标机系统，并大致阐述了主要的研究内容。其次，通过分析国外相关产品的性能特点，提出了课题设计信标机系统的性能指标，并给出了系统的总体方案以及课题设计的主要特点；针对系统中用到的关键技术做了详细介绍，同时给出了关键模块的选型。再次，给出了系统的总体硬件、软件设计框图。硬件设计部分，针对重要的硬件模块电路：STM32主控制器电路、电源电路、XBee模块电路、铱星模块电路、GPS模块电路、液晶模块驱动电路、信号强度指示电路等给出了详细介绍，同时给出了系统的密封技术以及耐压仓底部开关结构设计。软件设计部分，同样针对重要的功能模块：铱星模块通讯、XBee模块通讯、GPS模块通讯、液晶驱动以及系统软件低功耗等设计给出了详细的程序流程图与具体实现方法。最后，从硬件、软件两部分对系统进行了调试，并在实验室环境下，整体测试了系统的功能，验证了本论文设计的信标机系统达到了最初设计的要求，同时总结了课题设计，给出了系统设计的不足之处与接下来可以改善的地方。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
第1章绪论  10-14
  1.1 课题来源  10
  1.2 课题研究的背景及意义  10-11
  1.3 国内外研究现状及发展趋势  11-12
  1.4 课题的研究内容与章节安排  12-14
第2章信标机系统总体设计  14-28
  2.1 系统框架设计  14-19
    2.1.1 系统功能及参数设计  14-16
    2.1.2 系统具体方案设计  16-19
  2.2 应用环境介绍  19-21
    2.2.1 无线通信与通信距离估算  19-20
    2.2.2 无线通信中天线的选择  20-21
  2.3 关键模块选型  21-27
    2.3.1 无线通信模块选型  21-22
    2.3.2 卫星通信模块选型  22-24
    2.3.3 GPS 模块选型  24-25
    2.3.4 单片机选型  25-26
    2.3.5 电池选型  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章系统硬件设计  28-41
  3.1 系统硬件电路设计总体框图  28-29
  3.2 系统关键部分硬件设计  29-37
    3.2.1 主控制器电路设计  29-30
    3.2.2 电源电路设计  30-33
    3.2.3 XBee 模块电路设计  33-34
    3.2.4 铱星模块电路设计  34
    3.2.5 GPS 模块电路设计  34-35
    3.2.6 液晶模块驱动电路设计  35-36
    3.2.7 信号强度指示电路设计  36-37
  3.3 耐压仓体结构关键部分设计  37-40
    3.3.1 耐压仓密封技术  38-39
    3.3.2 信标机机械开关设计  39-40
  3.4 硬件电路设计注意点  40
  3.5 本章小结  40-41
第4章系统软件设计与实现  41-52
  4.1 软件开发环境介绍  41-42
  4.2 软件系统总体设计  42-43
    4.2.1 无线测向信标机软件设计  42
    4.2.2 铱星信标机软件设计  42-43
    4.2.3 用户端设备软件设计  43
  4.3 微控制器外设配置  43-44
  4.4 控制器软件中的重要功能模块设计  44-51
    4.4.1 与铱星模块通讯  44-45
    4.4.2 与 GPS 模块通讯  45-47
    4.4.3 与 XBee 模块通讯  47-50
    4.4.4 液晶模块驱动  50
    4.4.5 系统软件低功耗设计  50-51
  4.5 本章小结  51-52
第5章系统调试  52-58
  5.1 硬件调试  53-54
  5.2 软件调试  54-56
  5.3 系统功耗计算与分析  56-57
  5.4 本章小结  57-58
第6章总结与展望  58-60
  6.1 总结  58
  6.2 展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-63
附录A  63-64
附录B  64-67

深海设备回收无线信标机研制

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