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基于PIC单片机的海洋温度数据记录器的研制

刘斌  
【摘要】:海洋仪器设备是人类认识海洋、开发利用海洋资源和保护海洋环境的重要物质基础。今天,海洋技术和海洋仪器设备已经成为衡量国家综合国力和科学技术水平的重要标志。在海洋监测的所有要素中,海水温度是海洋水文状况中最重要的因子之一。研究海水温度的时空分布及变化规律,不仅是海洋学的重要内容,而且对气象、航海、捕捞业和水声等学科的发展也具有重要意义。但是,由于海洋环境复杂恶劣且存在许多不确定因素,导致海洋温度数据记录器的布放和回收周期长且成本高。因此,在对海洋温度数据记录器的设计过程中要慎重考虑低功耗问题,从而使仪器能够长时间稳定地工作。 论文详细介绍了基于PIC单片机的海洋温度数据记录器各个模块的实现方案,其中包括主控芯片、数据采集模块、时钟模块、存储模块、串口通信模块和电源模块六个部分。从温度数据记录器的温度检测原理入手,介绍了温度传感器的选型及热敏电阻的常用的参数;又介绍了温度数据记录器各个模块中所用要主要芯片的性能及时序图;通过状态机的原理对系统的总体结构进行编程,接下来分别对每个模块进行软件设计,尤其是对时钟模块的闹钟功能进行配置和PIC单片机的低功耗设计。 通过对实验室环境下采集的数据进行分析,找出测量值与理想值之间误差的原因,对海洋温度数据记录器的硬件做进一步优化。并测试仪器的稳定性,当稳定性达到要求后,用S-H方程对仪器的精度进行标定。所有设计完成之后,通过东方红2号科学考察船到南中国海的外海试验,对采集到的数据进行分析,进一步测定仪器的长期稳定性、可靠性和一致性。文章最后对全文做出总结,并对一下步设计工作进行了展望。


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