遥测遥控航标的设计与应用

3 控制系统设计
3．1 中心处理单元
遥控航标中心处理单元负责接收指挥中心的控制指令，并执行相应动作。同时可采集GPS位置信息、系统工作电流、电池电压、漏水等数据，一旦发现数据超出规定范围，立即向监控中心发送报警信息。中心处理单元主要由供电单元、单片机处理单元、A／D采集单元、继电器单元、看门狗单元组成。
遥控航标的工作功耗是一项关键指标，系统待机功耗越低，免维护时间越长，越能降低维护成本，因此控制系统要求实现低功耗待机。中心处理单元以TI公司生产的MSP430F169单片机为处理核心，其具有超低功耗、强大的处理能力、稳定的工作系统、高性能模拟技术以及丰富的片上处理模块等特点，在高效、节能方面具有明显优势。该单片机具有以下特点：(1)低电压、超低功耗，该单片机的在1．8～3．6 V电压工作，在1 MHz的时钟条件下，耗电电流400μA，休眠模式下只有几十μA。(2)强大处理能力。(3)系统工作稳定。(4)丰富的片内外设。

该单片机有两个异步串口，工作方便可靠。单片机串口与GSM无线通讯单元和GPS定位单元的TTL串行通信口相连，实现中心处理单元与GSM无线通讯单元和GPS定位单元的通信。
当水位发生变化超过一定范围时，通过收放航标船上的缆绳调整航标位置。收放缆时缆绳经过一导缆轮出水或入水，在导缆轮上嵌入一磁钢，再在导缆轮附近放置一磁感式接近开关。导缆轮每转一圈，磁感式接近开关就检测到磁钢一次，发出一个脉冲给单片机，单片机通过脉冲计数进行缆长监测。
中心处理单元安装有电流电压传感器，用于检测电池电压，一旦电池发生欠压，中心处理单元自动上传至监控中心报警；当系统工作电流超出预定值时，中心处理单元自动上传至监控中心报警。中心处理单元安装有漏水传感器，用于检测控制舱漏水状况，如遇控制舱漏水，中心处理单元会自动向监控中心报警。
3．2GSM无线通信单元
GSM无线通讯单元作为指示航标系统与监控中心的通讯接口，接收监控中心指令并转发给中心处理单元，并将中心处理单元返回的工况信息和检测到的报警信息发给监控中心。通讯内容如图4所示。