为了满足在部署水下产品时收集，记录和分析有关电缆强度和深度的信息的需求，设计了带有MCU的廉价小型测试系统 3.3 V和高容量闪存位于硬件系统的核心。开发水下产品时，系统收集的数据可以成为改进设计和评估测试的重要基础。测试领域，低功率，大容量和小体积设计特征已成为竞争的主要目标，而海底微测试系统则是确定指标的重要基准。品性能。测试系统主要用于在海底产品测试期间实时测量，收集和记录电缆强度和产品位置深度的两个参数，并下载产品上的数据。试完成后，可通过USB 2.0通信接口连接计算机。号由专用的数据处理软件进行分析和处理。细描述了工作原理，系统组成，硬件和软件设计以及测试系统的性能指标，同时描述了测量每个信号的方法，计算存储容量的方法。录器，信号处理电路的设计，信号测量的存储方法和基本系统。述了结构和配置。试系统主要由收集记录器和用于读取同步的软件（数据处理软件）组成。集记录器记录用于存储和读取数据的程序，并在产品测试之前与计时器读取软件完成时间同步；在测试过程中，水下采集两个传感器信号并记录时间信息。存储在闪存中的数据写入USB闪存驱动器并将其加载到PC上。步回放软件合成记录的数据，计算记录的提取，深度和持续时间参数，并将其可视化显示为数据和图形。测试系统的设计中，采集记录器响应各种指标，并解决了控制器与外围芯片之间的充足性问题：结构设计，原理设计和电源设计，满足性体积小，容量大，工作量大。成本的设计要点。集记录器的硬件主要包括信号测量，数据采集，存储和下载，其电气框图如图1所示。
2 GB的大容量存储单元可以满足24小时连续记录。量需求。控制器控制器（MCU）使用3.3V低压PIC微控制器来简化与存储器的接口设计，配置两个ADC芯片，一个实时时钟，一个电压转换芯片，一个发送器总线接收器和特殊的防水插头，可实现最佳生产控制采样，读取和记录数据，处理时间的准确性，同步等功能。缆张力信号是从立柱压力传感器中选择的，片材应变仪安装在合金钢弹性体上，具有以下特点：精度高，长期稳定运行，性能好密封等，并且变送器可以直接使用，它可以直接产生0。号标准5V输出信号，但是它体积大，安装困难且不可靠。小型化的情况下，不使用发送器。深信号选自压阻不锈钢发射器，体积小，结构紧凑，精确到0.2％FS（满量程）和良好的稳定性。入电压范围在8到28 V之间，输出电压在0到5 V之间。准信号可以通过A / D直接采样。使用标准外螺纹，可以直接安装在密封外壳上。部分主要负责将一小组传感器的输出的强度和深度信息转换为数字信号。入记录器后，首先将测得的电压信号转换为适合ADC转换的电压信号，然后由信号调节电路进行调制，然后将外部信号以1：1比例放大并发送。
ADC芯片。外，它还增加了电压钳位功能，以确保信号对采集记录器没有影响，如图2所示。D采集使用双12位串行AD转换器， MAX144芯片和8引脚μMAX封装。MAX144的最大采集频率为108 kHz，具有高转换速率和低功耗。个模拟输入通道CH0和CH1可以连接到两个不同的源，上电复位后，MAX144自动将模拟CH0通道信号转换为A / D。
动切换到通道CH1，并对通道CH1的模拟信号执行A / D转换。后，在CH0和CH1通道之间交替进行切换和转换，并且输出数据包括CHID通道指示符位，用于确定将数据转换为的通道。MAX144特别适合与该系统配合使用，其电池需要功率和空间。MCU控制器是中央控制逻辑的核心，并具有系统启动，启动参数，功能参数，数据读出和电源控制等功能。开系统电源后，MCU会检测并区分记录器的运行状态。
处于待触发状态时，它开始检测并启动触发信号（在集水器中）。旦确认为开始记录，MCU就会发出采集使能命令以开始收集和存储数据，直到内存已满以停止采集。MCU接收到数据下载命令时，MCU会将数据传输到计算机，该数据由计算机注册和处理。系统使用44引脚芯片封装的Microchip PIC16LF 877APT微控制器，具有体积小，功耗低的特点。注意，AD MAX144转换器的模拟转换器输入范围为0〜VDD，VDD范围为 2.7〜 5.25V。0〜5V，已上电。.3V控制器的MCU接口电平不一致。
设计使用两个具有方向控制功能的总线收发器，解决了SPI信号流的方向和电平匹配问题。于记录器的记录时间长，系统时钟的准确性直接影响事后分析的结果，因此，在获取数据时，将引入实时时钟。录制过程中准确同步。据记录仪在测试前由计算机编程，即PC的时间（或GPS时间）。旦计时完成，记录仪内部的高精度时钟芯片便开始工作，并且实时时钟具有内部备用电源，可以在不使用记录仪的情况下进行操作开启。源控制器由电池，电压转换芯片等组成。电池由串联连接的多节锂离子电池组成，该电池的容量取决于电流和工作时间。源使用两个串联的3.6 V电池组成一个电池组，然后将三个电池组并联。期的电池容量为1.8 A / h×2×3 = 10.8 A / h，数据记录器的计算值为0.3 A / h。录时间为（10.8 A / h）/（0.3 A / h）= 36 h。
以看出它可以满足24小时注册任务。源电路采用降级设计，并使用高精度电源电路来确保电源系统的可靠性。触发电缆较弱时，输出电压为0 V；当触发电缆被高电平触发时，电池电压将被释放，系统的上电过程如下图所示：图4.电压转换芯片将7.2 V电池电压转换为系统电压。需的12 V，恒温阀芯5 V和3.3 V：12 V对应一小组传感器的工作电压，5 V对应模拟电路的工作电压，而3.3 V对应电路的工作电压数字。据存储使用FLASH存储器芯片K9F2G08U0M（2 GB），它可以在不到300μs的时间内执行2 112字节的页面编程，还可以在不到2 ms的时间内执行128 KB的擦除操作。
时，数据区域中的数据可以30 ns /字节的速度读取。接口的角度来看，尽管K9F2G08U0M的容量和地址范围远远超过了当前微控制器的能力和地址范围，但芯片控制器可以自动控制所有编程操作，并且擦除，提供必要的重复脉冲和内部确认。据空间及其I / O端口可以用作地址的输入，数据的输出以及指令的输入。
不仅节省了地址线，而且解决了微控制器控制系统中引脚资源有限的问题。了满足高容量要求外，还可以确保在电源故障的情况下不会丢失收集的数据，从而确保数据安全性。于该过程，闪存容量越高，工作电压越低，而微控制器的工作电压越低，即 3.3 V，这简化了微控制器的设计。口并选择工作电压为 3.3 V的闪存进行数据存储。本容量计算：4（通道）×1 k / s×2（字节）×60×60×48/1024/1024/1024×2 GB如果数据量较大，则可以选择一个内存更大容量的闪存或根据实际需要开发使用多个存储芯片。接口是一个可用的模块，在测试之后，该模块负责将存储在大容量闪存中的数据下载到PC（主机）。择了U型USB118AD数字磁盘传输接口，它具有标准的USB 2.0接口和高速SPI接口。用于该系统的外部存储（移动硬盘U或USB磁盘等）。SPI端口的最大文件传输速度为150 KB / s，并保存FAT16 / FAT32文件以便于处理。据下载界面简单，易于插入和插入，并且提供了极大的可操作性，从而大大减小了体积并提高了系统的可靠性。集记录器软件读取汇编器以进行数据存储，包括ADC采样，快速读取，写入和擦除，读取，恒温阀芯写入，写入磁盘U等时间读取软件，即数据处理软件在PC上运行，并根据对象编写为集成控制软件，并通过菜单模式选择功能。的主要功能是通讯，时间同步，数据读取，数据分辨率，显示和卡备份。软件结构如图7所示，其程序此处不再详细描述。于技术指标的实现和对性能要求的遵守，该系统简化了设计目标，最大程度地减少了产品组件的数量及其相互之间的关系，并采用模块化设计来选择低功耗设备。了方便设备的安装和操作，选择了芯片组件和高度可靠的电源插座。时，省略了水密停止（用于触发进水采样），保留了Wired Wire模式和外部USB磁盘数据接口。备的小型化。线时，请尽可能减少两个模拟信号的输入路径，以免造成并联并保护它们免受接地。模拟输入端，一个470电阻器与输入信号串联，一个0.01μF旁路电容器连接以衰减电容器滤波器产生的时钟噪声。换。计电源线时，请根据印刷电路板的功率，尽可能增加电源线的宽度，以使电源线向地面的供电方向与数据信号的传输方向相反，也就是说，电源从最后一层传输到第一层。助于提高抗噪能力等等。文介绍了一种多传感器水下微测试系统的设计和开发，该系统的硬件和软件已成功测试并应用于测试设备。据样机运行的结果，本文的设计不仅可行，而且在采样和数据处理过程中保证了许多性能指标，系统具有可靠性和实用性。为海底测试系统的小型化提供了一种新的思路。
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