多功能低功耗海洋数据采集器的设计

2．4 时钟和看门狗设计
数据传输格式要求，用时间来标记不同时刻的数据，因此采集器应有实时时钟设计。本设计使用的是DS1305实时时钟芯片，该芯片以SPI总线形式与单片机相连。
采集器要长时间工作在无人看守状态下，因此设计要求系统必须有程序故障后自动恢复系统正常工作状态。外扩专门看门狗芯片X5043，X5043是INTERSIL公司生产的都有上电复位、高电压复位控制、可编程看门狗定时器、4Kbit3-WIRE接口非易失性EEPROM、仅有8个引脚的封装。工作过程中，微处理器或外设失效，导致系统“锁死”或者“跑飞”，看门狗定时周期到X5043激活RESET引脚，停止了微控制器的工作，过200 ms后再次启动单片机工作。
数据存储模块、时钟模块、看门狗模块都是以SPI总线形式与单片机进行通信，节省了单片机管脚资源。
2．5 电源模块设计
因为本设计供电方式为太阳能供电，太阳能供电电池成本较高，每瓦15元左右。为降低设备后继成本，电池的寿命问题决定用B120315转3．3 V。B1203LS优点是非线性变压、转化效率高达80％、功耗低。设计完整后经过测量，系统工作供电压12 V时电流为80 mA，功率为0．96W。

3 软件设计
本设计中，系统软件是采用由顶往下和模块化设计思想。系统软件设计以中断方式为主，以查询方式为辅。用中断来接收采集数据和上位机命令，用查询方式对数据进行存储。系统上电后先初始化各个模块，然后启动硬件看门狗，接下来是等待定时器中断产生采集数据和等待上位机命令，并且查询一分钟时间是否到。如果一分钟时间到处理存储采集的数据。在程序中要进行多次喂狗，防止非是故原因看系统复位。根据设计每个要求，把系统的硬件资源尽可能最优的软件实现。设计流程如图4所示。

4 数据测试
分别对模拟信号0 V、2．5 V和5 V数据点进行数据测试．每个数据点测50次求算术平均值并保留3位小数，得测试表如表1。

分别对频率信号100 Hz、500 Hz和1 000 Hz数据点进行数据测试，每个数据点测50次求算术平均值并保留3位小数，得测试表如表2所示。

根据测试数据，得出所有测量值误差均不足0．1％，达到了各观测要素的一级要求，完全符合设计要求。

5 结束语
文中对数据采集器的设计提出了详细的硬件设计和软件设计方案，采用单片机技术、传感器技术、程序存储技术、串口通信技术，完成了气象参数的定时采集、分块存储、实时显示和串口传输。经测试证明软硬件均切实可行，测试的数据在误差允许范围内。本设计可投入实际应用，达到了预期设计目标，对以后类似研究和系统改进具有一定的参考作用。