海洋水文气象综合数据采集器的研制
2 硬件电路设计与实现
2．1 信号输入接口设计
RS232信号(如激光测距传感器或温盐传感器的输出信号)经过MAX232进行电平转化后，进入外扩串口芯片ST16C554D，然后进入MCU。模拟信号(如气压传感器、湿温传感器或风向传感器的输出信号)经16位A／D转换芯片MAX1168转换之后进入MCU。为防止高强度干扰损坏单片机，在信号进入单片机之前经过压保护电路和光电隔离电路进行电平转换和隔离。
2．2 单片机选型
单片机核心控制模块由C8051F120单片机最小系统和键盘／液晶显示电路构成。C8051F系列单片机是Silicone Laboratories公司生产的低功耗混合信号片上系统型MCU，其精简了指令集，大多数指令可以在一个时钟周期内完成。C8051F120单片机具有100MIPS的处理峰值、128 kB的FLASH存储器、8448B的RAM、可外接存储器、具有12位A／D(转换峰值可达100 ksps)、64个I／O端口。为了方便野外安装和设备测试，设计了键盘和液晶显示模块。采集器选用OCM12864-8型液晶显示模块，其与单片机连接只需5根数据线，其内置字库，可以轻松显示中／英文文字、数字和简单的图片信息。
2．3 外扩存储芯片选型
数据存储时，每分钟数据以一条记录时形式存入文件。测量数据以ASCII字符存储，各要素数据按照读取配置文件时得到的要素顺序排列，并在记录前面加上采集时间。
系统选用ATMEL公司生产的新型FLASH芯片AT45DB041D作为C8051F120的外部扩展存储芯片，其采用8脚的SOIC封装，具有容量大、读写速度快、外围电路少等诸多优点，更为重要的是该芯片可最低工作在2．5 V，工作电流仅为4 mA，功耗较小。AT45DB041D与C8051F120连接如图2所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/193844.htm
2. 4 时钟芯片选型及看门狗电路设计
系统选用DS1305实时时钟芯片，其通过SPI总线与C8051F120相连。采集器设置了看门狗电路，选用INTERSIL公司生产的X5043型看门狗芯片，其具有上电复位、高电压复位功能，内置可编程看门狗定时器、4Kbit3-WIRE接口非易失牲ERPROM。在采集器的工作过程中，如果MCU或外设失效，导致系统“死锁”或者“跑飞”，看门狗定时器自动激活X5043的RESET引脚，停止MCU的工作，200ms后重新启动单片机进行工作。外部扩展存储芯片、时钟芯片、看门狗芯片均以SPI总线形式与单片机进行通信，节省了单片机的管脚资源。
2．5 供电电路设计
采集器采用双供电模式，即交流电源供电和太阳能电池供电。交流电源通过工业级AC／DC模块LH10-10B09转化为直流输入，经各种稳压芯片转换为各个模块所需的供电电压。12 V太阳能电池在交流电源掉电时为系统供电。系统采用B1203LS非线性变压模块，转化效率高达80％、功耗低。经测试B1203LS为采集器提供12V工作电压时，电流仅为80mA，功率仅为0．96W。
评论