论文单点声学多普勒流速仪中电源管理系统的设计是关于本文可作为流速仪方面的大学硕士与本科毕业论文流速仪论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
摘 要： 电源管理系统是单点声学多普勒流速仪（ADV）的供电管理系统.该系统以MSP430F5438A单片机为主控制器件,负责ADV系统内部的低功耗控制及RTC功能,是ADV系统内部及其与外部相互通信必须经过的中转处理站,是ADV系统的重要组成部分.该系统已经进行了湖试,试验结果表明,这种设计达到了项目的要求,大大地降低了整个系统的功耗.
关键词： 单点声学多普勒流速仪； MSP430F5438A单片机； 功耗； 电源管理系统
中图分类号： TN912?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）07?0147?04
Design of power management system in single point acoustic Doppler velocimeter
XIE Dongya, DENG Kai, WU Jianbo
（Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China）
Abstract： The power management system is the power supply management system of the single point acoustic Doppler velocimeter （ADV）. The MSP430F5438A is taken as the main control device of the system to control the low?power consumption inside the ADV system and realize the RTC function, which is the transit processing station for the interior communication and external communication of the ADV system, and the important component of the ADV system. The system was tested in the lake. The test results show that the design has reached the project requirement, and reduced the power consumption of the whole system greatly.
Keywords： single point acoustic Doppler velocimeter； MSP430F5438A； power consumption； power management system
0 引 言
ADV（Acoustic Doppler Velocimeter,ADV）聲学多普勒流速仪是一种运用多普勒原理,采用遥距测量的方式对与探头存在一定距离的采样点进行测量的海洋声学仪器,其已成为水力及海洋实验室的标准流速测量仪器.
因ADV系统长期工作在海里且更换电池不易,所以需要设计一个能控制整个系统工作时消耗的电量尽量小、待机时切断部分模块电源的电源管理系统.由于设计的管理系统是整个系统的主控器,要求系统具有较高的稳定性和尽量低的待机功耗.
1 电源管理系统总体设计
1.1 总体设计方案
本系统采用MSP430F5438A单片机作为核心控制单元,是ADV系统内部及其与外部相互通信必须经过的中转处理站,并负责ADV系统内部的低功耗控制及RTC功能,是ADV系统的重要组成部分.电源控制板由主控制系统MSP430、电源控制部分、电量监控部分、通信接口部分、漏水检测部分、RTC部分、掉电检测部分以及外同步部分组成,目前,电源板主要连接电源、BF547（DSP板）、上位机、用户设备、外同步设备及漏水感应电路.系统框图如图1所示.
1.2 总体设计的基本步骤
本设计的主要步骤如下：
（1） 根据ADV系统的功能要求、接口要求、隔离以及电磁兼容性,初步提出电源管理系统的设计方案；
（2） 根据设计方案选择并采购所需要的芯片；
（3） 设计电源管理系统的电路原理图和PCB版图；
（4） 焊接电路板,编写控制程序,对设计的电路板的基本功能进行测试；
（5） 对设计的电路板进行静态功耗及电源纹波的测试；
（6） 根据整机工作流程进行电源板程序的编写,将程序下载到单片机并进行调试.
2 电源管理系统硬件设计
MSP430F5438A单片机是TI公司推出的一款16位超低功耗、高性能的单片机,工作电压[1]采用的是1.8～3.3 V,当在8M的时钟条件下运行时,正常运行的电流为110～230 μA,低功耗状态时电流可以低至0.1 μA.另外,该单片机还具有独特的时钟系统,可以在指令的控制下打开和关闭不同的时钟源,从而实现对总体功耗的控制.鉴于该单片机具有低功耗、高集成度以及丰富的设备的特点[2],本设计中选用MSP430F5438A作为主控制器.下面主要介绍系统的功能及硬件设计.
2.1 系统功能
（1） 漏水检测：单片机I/O口检测有无漏水中断信号,若有漏水中断,及时告知DSP,以便其能快速地将重要的信息进行保存.
（2） 实时时钟检测：电源管理系统集成了精准的RTC芯片,能准确将主控制器发送的对钟、休眠及工作时间等写入RTC芯片,这些时间到了之后会发送中断信号给单片机,单片机能快速准确地检测并处理这些实时时钟相关的中断.
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