遙測遙控航標的設計與應用

3 控制系統設計
3．1 中心處理單元
遙控航標中心處理單元負責接收指揮中心的控制指令，并執行相應動作。同時可采集GPS位置信息、系統工作電流、電池電壓、漏水等數據，一旦發現數據超出規定范圍，立即向監控中心發送報警信息。中心處理單元主要由供電單元、單片機處理單元、A／D采集單元、繼電器單元、看門狗單元組成。
遙控航標的工作功耗是一項關鍵指標，系統待機功耗越低，免維護時間越長，越能降低維護成本，因此控制系統要求實現低功耗待機。中心處理單元以TI公司生產的MSP430F169單片機為處理核心，其具有超低功耗、強大的處理能力、穩定的工作系統、高性能模擬技術以及豐富的片上處理模塊等特點，在高效、節能方面具有明顯優勢。該單片機具有以下特點：(1)低電壓、超低功耗，該單片機的在1．8～3．6 V電壓工作，在1 MHz的時鐘條件下，耗電電流400μA，休眠模式下只有幾十μA。(2)強大處理能力。(3)系統工作穩定。(4)豐富的片內外設。

該單片機有兩個異步串口，工作方便可靠。單片機串口與GSM無線通訊單元和GPS定位單元的TTL串行通信口相連，實現中心處理單元與GSM無線通訊單元和GPS定位單元的通信。
當水位發生變化超過一定范圍時，通過收放航標船上的纜繩調整航標位置。收放纜時纜繩經過一導纜輪出水或入水，在導纜輪上嵌入一磁鋼，再在導纜輪附近放置一磁感式接近開關。導纜輪每轉一圈，磁感式接近開關就檢測到磁鋼一次，發出一個脈沖給單片機，單片機通過脈沖計數進行纜長監測。
中心處理單元安裝有電流電壓傳感器，用于檢測電池電壓，一旦電池發生欠壓，中心處理單元自動上傳至監控中心報警；當系統工作電流超出預定值時，中心處理單元自動上傳至監控中心報警。中心處理單元安裝有漏水傳感器，用于檢測控制艙漏水狀況，如遇控制艙漏水，中心處理單元會自動向監控中心報警。
3．2 GSM無線通信單元
GSM無線通訊單元作為指示航標系統與監控中心的通訊接口，接收監控中心指令并轉發給中心處理單元，并將中心處理單元返回的工況信息和檢測到的報警信息發給監控中心。通訊內容如圖4所示。