可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，它主要由模擬量力傳感器、信號(hào)調(diào)理裝置、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤和電源供應(yīng)裝置組成，其中，采樣頻率和低通濾波截止頻率的數(shù)值較小，且可以用軟件程序控制兩者同時(shí)改變，從而使兩者的比例關(guān)系在任何情況下都滿足要求，避免系纜力采樣數(shù)據(jù)混頻失真；A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)多，故轉(zhuǎn)換精度高。本發(fā)明解決了信號(hào)頻率成分不完全確定時(shí)的系纜力不失真測(cè)量問(wèn)題，在保證采樣精度的前提下，科研人員可針對(duì)不同波浪情況和不同研究目標(biāo)的需要靈活設(shè)置系纜力采樣參數(shù)，此外，本發(fā)明采用鍵盤方式和無(wú)線傳輸兩種方式輸入命令，可同時(shí)滿足現(xiàn)場(chǎng)采集和遠(yuǎn)程采集的需要。
【專利說(shuō)明】可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)量海洋浮體系泊力的儀器，具體是一種深水網(wǎng)箱系纜力采集 儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 人類對(duì)食物不斷增長(zhǎng)的需求越來(lái)越依賴于海水養(yǎng)殖，一個(gè)HDPE C43深水網(wǎng)箱的產(chǎn) 出可以達(dá)到傳統(tǒng)網(wǎng)箱的40倍，發(fā)展規(guī)?；钏W(wǎng)箱養(yǎng)殖是我國(guó)漁業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。然 而，深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖存在致命的安全性問(wèn)題。由于養(yǎng)殖地點(diǎn)位于開(kāi)放海域，在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用，網(wǎng) 箱上起系泊作用的系纜經(jīng)常斷裂，失去有效系泊功能的網(wǎng)箱在臺(tái)風(fēng)作用下將發(fā)生漂移、相 互撞擊等現(xiàn)象，箱內(nèi)養(yǎng)殖的魚(yú)苗將大量死亡。例如，2011年9月底到10月初，納沙和尼格兩 大臺(tái)風(fēng)在湛江徐聞縣連續(xù)登陸，造成徐聞縣深水網(wǎng)箱業(yè)的重大經(jīng)濟(jì)損失。
[0003] 系纜力異常是引起網(wǎng)箱失效的直接原因，要解決深水網(wǎng)箱安全性問(wèn)題，有必要掌 握系纜力的特點(diǎn)和變化規(guī)律。我國(guó)在深水網(wǎng)箱系纜力的研究上基本停留在實(shí)驗(yàn)室尺度模型 階段，僅有個(gè)別研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展了系纜力的實(shí)測(cè)研究工作。
[0004] 深水網(wǎng)箱系纜力是波浪和水流對(duì)網(wǎng)箱作用的結(jié)果，在臺(tái)風(fēng)天氣時(shí)，波浪對(duì)系纜力 的影響較大。波浪是動(dòng)態(tài)信號(hào)，其頻率成分復(fù)雜。而且波浪頻率不是固定值，存在各種1HZ 以下頻率的波浪，這些波浪往往是非正弦波，因而存在各次諧波，波浪的高次諧波頻率遠(yuǎn)大 于波浪頻率，其頻率較高。波浪是系纜的激勵(lì)信號(hào)，則系纜力的動(dòng)態(tài)特性和波浪相似，因而 系纜力也是動(dòng)態(tài)信號(hào)，其頻率成分復(fù)雜，主要為低頻成分，也可能存在一些不能忽略的高次 諧波成分。
[0005] 動(dòng)態(tài)信號(hào)的精確采集需要通過(guò)濾波將信號(hào)的頻帶截?cái)?，以將信?hào)轉(zhuǎn)變成有效的帶 寬，防止出現(xiàn)混頻失真的問(wèn)題。此外，一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)的信號(hào)值不能反映動(dòng)態(tài)信號(hào)的全貌，動(dòng)態(tài) 信號(hào)的測(cè)量需要一次采樣多個(gè)點(diǎn)，以將完整的波形測(cè)量出來(lái)，兩個(gè)相鄰的采樣點(diǎn)之間的時(shí) 間間隔通過(guò)設(shè)置采樣頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)測(cè)試?yán)碚?，濾波的截止頻率和采樣頻率要求以被測(cè) 信號(hào)的頻率為依據(jù)，然而，鑒于在波浪頻率成分上尚沒(méi)有成熟的研究結(jié)論，系纜力的頻率成 分不能完全確定，這使得系纜力采集中截止頻率和采樣頻率的設(shè)置沒(méi)有充分的依據(jù)。
[0006] 目前系纜力的測(cè)量方法主要采用固化截止頻率和采樣頻率的方式，由于系纜力的 頻率成分的不確定性，截止頻率都采用通用的高頻，例如，以1000Hz作為截止頻率。這種方 式保留的信號(hào)成分較多，但遵照采樣定理，要精確地測(cè)量到信號(hào)，采樣頻率至少需要為截止 頻率的兩倍，若采樣頻率設(shè)置得較低，則違背測(cè)試?yán)碚?，測(cè)試結(jié)果可能失真，若采樣頻率設(shè) 置得較高，則單位時(shí)間內(nèi)的采樣次數(shù)過(guò)多，電能消耗過(guò)快，而深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖點(diǎn)遠(yuǎn)離海岸，存 在能源供應(yīng)的問(wèn)題，通常采用蓄電池來(lái)供電，若采樣太頻繁，將造成蓄電池所蓄電能快速耗 盡。此外，在臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣下，因安全問(wèn)題，測(cè)量人員不能出海，若采用遠(yuǎn)程傳輸?shù)姆绞綄?測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)疥懙?，因高頻采樣方式在單位時(shí)間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)大量增加，這些數(shù)據(jù)都需 要遠(yuǎn)程傳輸?shù)疥懙?，這將增加遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。在科學(xué)研究工作中，因?yàn)檠芯繉?duì)象的未 知性，需要根據(jù)研究目的動(dòng)態(tài)調(diào)整采樣頻率值，以較好地采集到所需要的系纜力特征，固化 截止頻率和采樣頻率的測(cè)量方法不符合科研工作的要求。
[0007] 在其他領(lǐng)域有很多得到廣泛應(yīng)用的信號(hào)采集儀，由于測(cè)試對(duì)象的特性不同，不能 用于采集深水網(wǎng)箱的系纜力。例如機(jī)械工程領(lǐng)域的切削力測(cè)試儀，其采樣頻率也可以變化， 但由于其采用電網(wǎng)供電，本地?cái)?shù)據(jù)采集方式，且切削力信號(hào)的頻率較高，因此在硬件低通濾 波中采用固化的高截止頻率，而這些不符合海洋浮體系泊力測(cè)量的要求，因而不能應(yīng)用于 深水網(wǎng)箱系纜力測(cè)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決信號(hào)頻率成分不完全確定時(shí)的系纜力不失真測(cè)量問(wèn)題，克服現(xiàn)有的浮體 系泊力測(cè)量裝置不能根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)改變采樣參數(shù)的不足，本發(fā)明提供一種可變參數(shù)式深水 網(wǎng)箱系纜力采集儀。該采集儀可以按照采集人員具體的采集需要?jiǎng)討B(tài)改變采樣頻率和低通 濾波截止頻率，從而對(duì)不同頻率的波浪作用下的深水網(wǎng)箱系纜力都能實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是： 可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，它主要由模擬量力傳感器、信號(hào)調(diào)理裝置、采樣 保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤和電源供應(yīng)裝置組成，所述模擬量力傳感 器感知到系纜力信號(hào)并輸出與系纜力大小相對(duì)應(yīng)的微弱電壓，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理裝置中的放大 器放大成較強(qiáng)的電壓，放大器輸出的較強(qiáng)電壓經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理裝置中的低通濾波器濾波后變 成低頻電壓信號(hào)，低頻電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣保持器中采樣保持電路的采樣保持后變成離散信 號(hào)，離散信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后變成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)即為所采集的數(shù)據(jù)，所述微處理器 將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；電源供電裝置包括蓄電池和電源適配器，蓄電池通過(guò)電源 適配器給整個(gè)采集儀提供電源；鍵盤將采樣頻率設(shè)置信息和采樣命令傳送給微處理器，微 處理器將接收到的所設(shè)置的采樣頻率值的1/2作為截止頻率值，并保存該采樣頻率和截止 頻率值；微處理器接收到采樣命令后，則按照所保存的截止頻率值產(chǎn)生低通濾波器的截止 頻率控制信號(hào)，該控制信號(hào)用以控制信號(hào)調(diào)理裝置中的低通濾波器，并按照所保存的采樣 頻率值產(chǎn)生采樣開(kāi)關(guān)通斷控制信號(hào)，該信號(hào)控制采樣保持器中的采樣開(kāi)關(guān)。
[0010] 還包括無(wú)線傳輸模塊，無(wú)線傳輸模塊通過(guò)串行接口與微處理器電連接，微處理器 接收無(wú)線傳輸裝置接收轉(zhuǎn)發(fā)的采樣頻率設(shè)置信息和遠(yuǎn)程采樣命令，并將接收到的所設(shè)置的 采樣頻率值的1/2作為截止頻率值，再保存該采樣頻率和截止頻率值；微處理器接收到采 樣命令后，則按照所保存的截止頻率值產(chǎn)生低通濾波器的截止頻率控制信號(hào)，該控制信號(hào) 用以控制信號(hào)調(diào)理裝置中的低通濾波器，并按照所保存的采樣頻率值產(chǎn)生采樣開(kāi)關(guān)通斷控 制信號(hào)，該信號(hào)控制采樣保持器中的采樣開(kāi)關(guān)；所述微處理器從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀出采集的 數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸模塊轉(zhuǎn)發(fā)給陸地采集人員。
[0011] 所述模擬量力傳感器采用6?10噸的模擬量力傳感器。
[0012] 所述A/D轉(zhuǎn)換器采用轉(zhuǎn)換位數(shù)大于14位的A/D轉(zhuǎn)換器。
[0013] 所述無(wú)線傳輸模塊的傳輸距離為l〇km以上。
[0014] 所述采樣保持器中，采樣開(kāi)關(guān)的有效通斷頻率大于40Hz。
[0015] 所述信號(hào)調(diào)理裝置中，低通濾波器的最大有效截止頻率大于等于10Hz。
[0016] 所述采樣頻率的設(shè)置范圍為20?80Hz。
[0017] 所述低通濾波器采用MAX291CPA型低通濾波器，所述采樣保持器采用Philips公 司生產(chǎn)的LF398型采樣保持器，LF398型采樣保持器內(nèi)集成了采樣保持電路和采樣開(kāi)關(guān)， 放大后的系纜力電壓信號(hào)輸入到MAX291CPA型低通濾波器的IN引腳，經(jīng)過(guò)低通濾波后從 MAX291CPA型低通濾波器的OUT引腳輸出，用MAX291CPA型低通濾波器的外部時(shí)鐘控制其截 止頻率。
[0018] 所述A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC1143J型多路16位A/D轉(zhuǎn)換器；所述微處理器采用ATMEL 公司生產(chǎn)的AT89S52型控制器，用外部中斷引腳P3. 2接收ADC1143J型多路16位A/D轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換結(jié)束的中斷信號(hào)，用P1. 4輸出ADC1143J型多路16位A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)信號(hào)；高 位地址引腳P2. 6和RD引腳的輸出信號(hào)作為74LS244 (1)的啟動(dòng)控制信號(hào)，高位地址引腳 P2. 7和RD引腳的輸出信號(hào)作為74LS244 (2)的啟動(dòng)控制信號(hào)，微處理器的P0接口用于接 收74LS244 (1)和74LS244 (2)的輸出數(shù)據(jù)；用P3. 4引腳輸出采樣開(kāi)關(guān)的通斷控制信號(hào)； 用P3. 5引腳輸出低通濾波器的時(shí)鐘信號(hào)，作為低通濾波截止頻率的控制信號(hào)。
[0019] 本發(fā)明的有益效果：1.在保證采樣精度的前提下，動(dòng)態(tài)改變采樣頻率和低通濾波 截止頻率，從而使得科研人員可以針對(duì)不同波浪情況和不同研究目標(biāo)的需要靈活采集深水 網(wǎng)箱系纜力數(shù)據(jù)。2.采用鍵盤方式和無(wú)線傳輸兩種方式輸入命令，可同時(shí)滿足現(xiàn)場(chǎng)采樣和 遠(yuǎn)程采樣的需要。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明： 圖1是本發(fā)明可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本發(fā)明模擬量力傳感器和信號(hào)放大器的電路原理圖； 圖3是本發(fā)明電源適配器的電路原理圖； 圖4是本發(fā)明的低通濾波器和采樣保持器的電路原理圖； 圖5是本發(fā)明的A/D轉(zhuǎn)換器的電路原理圖； 圖6是本發(fā)明的微處理器的電路原理圖； 圖7是本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的電路原理圖； 圖8是本發(fā)明的鍵盤電路原理圖； 圖9是本發(fā)明的地址鎖存器的電路原理圖； 圖10是本發(fā)明的并行接口 8255A控制芯片和顯示器的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 如圖1所示，可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，它主要由模擬量力傳感器、信號(hào) 調(diào)理裝置、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤、顯示器、無(wú)線傳輸模塊和 電源供應(yīng)裝置組成，所述模擬量力傳感器感知到系纜力信號(hào)并輸出與系纜力大小相對(duì)應(yīng)的 微弱電壓，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理裝置中的放大器放大成較強(qiáng)的電壓，放大器輸出的較強(qiáng)電壓經(jīng)過(guò) 信號(hào)調(diào)理裝置中的低通濾波器濾波后變成低頻電壓信號(hào)，低頻電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣保持器中 采樣保持電路的采樣保持后變成離散信號(hào)，離散信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后變成數(shù)字信號(hào)，該數(shù) 字信號(hào)即為所采集的數(shù)據(jù)，所述微處理器將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；電源供電裝置包 括蓄電池和電源適配器，蓄電池通過(guò)電源適配器給整個(gè)采集儀提供電源；鍵盤將采樣頻率 設(shè)置信息和采樣命令傳送給微處理器，微處理器將接收到的所設(shè)置的采樣頻率值的1/2作 為截止頻率值，并保存該采樣頻率和截止頻率值；微處理器接收到采樣命令后，則按照所保 存的截止頻率值產(chǎn)生低通濾波器的截止頻率控制信號(hào)，該控制信號(hào)用以控制信號(hào)調(diào)理裝置 中的低通濾波器，并按照所保存的采樣頻率值產(chǎn)生采樣開(kāi)關(guān)通斷控制信號(hào)，該信號(hào)控制采 樣保持器中的采樣開(kāi)關(guān)。另外，將電源適配器做在一塊開(kāi)關(guān)電路板上，將信號(hào)調(diào)理裝置和采 樣保持器集成在一塊信號(hào)調(diào)理板上，將A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、顯示器及鍵盤 集成在一塊信號(hào)控制板上，蓄電池、模擬量力傳感器和無(wú)線傳輸模塊均為獨(dú)立的外購(gòu)器件。
[0022] 如圖2所示，為模擬量力傳感器和放大器的電原理圖，所述模擬量力傳感器采用 YZC516型模擬量力傳感器，YZC516型模擬量力傳感器的量程為10噸，它有1個(gè)電源引腳， 1個(gè)電源地引腳，1個(gè)輸出信號(hào)引腳，1個(gè)信號(hào)地引腳，YZC516型模擬量力傳感器的輸出信號(hào) 引腳和信號(hào)地引腳通過(guò)跳線JP2分別接信號(hào)調(diào)理裝置的放大器中的INA118P型芯片的IN+ 和IN-輸入端，放大后的系纜力電壓信號(hào)從INA118P型芯片的OUT引腳輸出；跳線JP1連接 電源適配電路的輸出，為YZC516型模擬量力傳感器供電。
[0023] 如圖3所示，電源供應(yīng)裝置中，蓄電池采用Panasonic公司生產(chǎn)的LC-P1224型24V 蓄電池，用該蓄電池的輸出作為電源適配器電路中的LM2940CT-12穩(wěn)壓器和LM2940CT-5 穩(wěn)壓器的輸入，LM2940CT-12穩(wěn)壓器輸出+12V電壓，LM2940CT-5穩(wěn)壓器輸出+5V電壓，用 Maxim公司生產(chǎn)的ICL7660A型小功率極性反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器將12V電壓轉(zhuǎn)換為-12V電壓輸 出，電源適配電路共輸出+12V、-12V和+5V三種電壓，通過(guò)跳線JP5,為采集儀各部分供電。
[0024] 如圖4所示，低通濾波器采用MAX291CPA型低通濾波器，所述采樣保持器采用 Philips公司生產(chǎn)的LF398型采樣保持器，LF398型采樣保持器內(nèi)集成了采樣保持電路和采 樣開(kāi)關(guān)，放大后的系纜力電壓信號(hào)輸入到MAX291CPA型低通濾波器的IN引腳，經(jīng)過(guò)低通濾 波后從MAX291CPA型低通濾波器的OUT引腳輸出，用MAX291CPA型低通濾波器的外部時(shí)鐘 控制其截止頻率，MAX291CA的時(shí)鐘引腳CLK接跳線JP3的引腳1 ;從LF398型采樣保持器的 引腳8輸入控制信號(hào)，控制LF398型采樣保持器內(nèi)部采樣開(kāi)關(guān)的通斷，該引腳接跳線JP3的 引腳3,經(jīng)采樣后的離散信號(hào)接跳線JP3的引腳2。
[0025] 如圖5所示，跳線JP4集成在信號(hào)控制板上，其引腳和信號(hào)調(diào)理板的跳線JP3的引 腳對(duì)應(yīng)。JP4的引腳1輸入MAX291CPA型低通濾波器的時(shí)鐘信號(hào)，引腳3輸入LF398型采樣 保持器的采樣開(kāi)關(guān)通斷控制信號(hào)，引腳2輸出采樣后的離散信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC1143J 型多路16位A/D轉(zhuǎn)換器，ADC1143J型多路16位A/D轉(zhuǎn)換器將跳線JP4輸出的離散采樣信 號(hào)作為第一路輸入信號(hào)，ADC1143J型多路16位A/D轉(zhuǎn)換器的高8位輸出接第一片總線驅(qū) 動(dòng)器74LS244 (1)，低8位輸出接第二片總線驅(qū)動(dòng)器74LS244 (2)，STATUS信號(hào)是該A/D轉(zhuǎn)換 器的結(jié)束標(biāo)識(shí)，輸出到微處理器的中斷引腳P3. 2,以將該信號(hào)作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，CC0M信 號(hào)是A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)信號(hào)，由微處理器輸入該信號(hào)。
[0026] 如圖6所示，所述微處理器采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52型控制器，AT89S52型 控制器采用11. 059MHZ的時(shí)鐘。用P3. 4引腳接跳線JP4的引腳3,輸出采樣開(kāi)關(guān)的通斷控 制信號(hào)；用P3. 5引腳接跳線JP4的引腳1，輸出低通濾波器的時(shí)鐘信號(hào)，作為低通濾波截止 頻率的控制信號(hào)。
[0027] 用外部中斷引腳P3. 2接收ADC1143J型多路16位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束的中斷信 號(hào)，用P1.4輸出ADC1143J型多路16位A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)信號(hào)。高位地址引腳P2.6和RD 引腳的輸出信號(hào)作為74LS244( 1)的啟動(dòng)控制信號(hào)，高位地址引腳P2. 7和RD引腳的輸出信 號(hào)作為74LS244 (2)的啟動(dòng)控制信號(hào)，微處理器的P0接口用于接收74LS244 (1)和74LS244 (2)的輸出數(shù)據(jù)。微處理器的串行接口引腳RxD和TxD和無(wú)線傳輸模塊的串行接口相連，以 和無(wú)線傳輸模塊串行通信，微處理器接收無(wú)線傳輸裝置接收轉(zhuǎn)發(fā)的采樣頻率設(shè)置信息和遠(yuǎn) 程采樣命令，所述微處理器從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀出采集的數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸模塊轉(zhuǎn)發(fā)給陸 地米集人員。
[0028] 如圖7所示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用6116型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，接收和發(fā)送6116型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 的數(shù)據(jù)，微處理器的高位地址P2. 0?P2. 2分別輸出6116型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的三個(gè)高地址位。 高位地址P2. 3的輸出取反后作為6116型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的片選信號(hào)。微處理器的RD引角輸 出6116型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀控信號(hào)。WR引角輸出6116型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)控信號(hào)。
[0029] 如圖8所示，鍵盤采用3*4行列式鍵盤，微處理器的P1. 7?P1. 5分別接3*4行列 式鍵盤的第〇行?第2行。微處理器的P1. 3?P1. 0分別接鍵盤的第0列?第3列。微處 理器的外部中斷引腳P3. 3接收有鍵按下的標(biāo)識(shí)信號(hào)。
[0030] 如圖9所示，還包括地址鎖存器74LS373,其輸出Q0?Q7作為6116的低8位地 址，Q0和Q1也作為8255A控制芯片的地址A0和A1。
[0031] 如圖10所示，為并行接口 8255A控制芯片和顯示器，所述顯示器采用4個(gè)共陰極 LED顯示器，用8255A控制芯片控制其顯示。顯示器采用動(dòng)態(tài)顯示的方式，8255A控制芯片的 A端口經(jīng)過(guò)第三片74LS244后輸出顯示器的段碼，8255A控制芯片的B端口的第4位ΡΒ0? PB3輸出顯示器的控制字。微處理器的高位地址P2. 3的輸出作為8255A控制芯片的片選 信號(hào)。微處理器的RD引角輸出8255A控制芯片的讀控制信號(hào)。微處理器的WR引角輸出 8255A的寫(xiě)控制信號(hào)。
[0032] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范 圍，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等 同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，其特征在于：它主要由模擬量力傳感器、 信號(hào)調(diào)理裝置、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤和電源供應(yīng)裝置組成， 所述模擬量力傳感器感知到系纜力信號(hào)并輸出與系纜力大小相對(duì)應(yīng)的微弱電壓，經(jīng)過(guò)信號(hào) 調(diào)理裝置中的放大器放大成較強(qiáng)的電壓，放大器輸出的較強(qiáng)電壓經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理裝置中的低 通濾波器濾波后變成低頻電壓信號(hào)，低頻電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣保持器中采樣保持電路的采樣 保持后變成離散信號(hào)，離散信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后變成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)即為所采集的 數(shù)據(jù)，所述微處理器將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；電源供電裝置包括蓄電池和電源適配 器，蓄電池通過(guò)電源適配器給整個(gè)采集儀提供電源；鍵盤將采樣頻率設(shè)置信息和采樣命令 傳送給微處理器，微處理器將接收到的所設(shè)置的采樣頻率值的1/2作為截止頻率值，并保 存該采樣頻率和截止頻率值；微處理器接收到采樣命令后，則按照所保存的截止頻率值產(chǎn) 生低通濾波器的截止頻率控制信號(hào)，該控制信號(hào)用以控制信號(hào)調(diào)理裝置中的低通濾波器， 并按照所保存的采樣頻率值產(chǎn)生采樣開(kāi)關(guān)通斷控制信號(hào)，該信號(hào)控制采樣保持器中的采樣 開(kāi)關(guān)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，其特征在于：還包括無(wú) 線傳輸模塊，無(wú)線傳輸模塊通過(guò)串行接口與微處理器電連接；所述微處理器從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 中讀出采集的數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸模塊轉(zhuǎn)發(fā)給陸地采集人員。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，其特征在于：所述 模擬量力傳感器采用6?10噸的模擬量力傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，其特征在于：所述A/D 轉(zhuǎn)換器采用轉(zhuǎn)換位數(shù)大于14位的A/D轉(zhuǎn)換器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，其特征在于：所述無(wú)線 傳輸模塊的傳輸距離為l〇km以上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，其特征在于：所述采樣 保持器中，采樣開(kāi)關(guān)的有效通斷頻率大于40Hz。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，其特征在于：所述信號(hào) 調(diào)理裝置中，低通濾波器的最大有效截止頻率大于等于10Hz。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，其特征在于：所述采樣 頻率的設(shè)置范圍為20?80Hz。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，其特征在于：所述低通 濾波器采用MAX291CPA型低通濾波器，所述采樣保持器采用Philips公司生產(chǎn)的LF398型 采樣保持器，LF398型采樣保持器內(nèi)集成了采樣保持電路和采樣開(kāi)關(guān)，放大后的系纜力電壓 信號(hào)輸入到MAX291CPA型低通濾波器的IN引腳，經(jīng)過(guò)低通濾波后從MAX291CPA型低通濾波 器的OUT引腳輸出，用MAX291CPA型低通濾波器的外部時(shí)鐘控制其截止頻率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的可變參數(shù)式深水網(wǎng)箱系纜力采集儀，其特征在于：所述A/ D轉(zhuǎn)換器采用ADC1143J型多路16位A/D轉(zhuǎn)換器；所述微處理器采用ATMEL公司生產(chǎn)的 AT89S52型控制器，用外部中斷引腳P3. 2接收ADC1143J型多路16位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束的 中斷信號(hào)，用P1. 4輸出ADC1143J型多路16位A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)信號(hào)；高位地址引腳P2. 6 和RD引腳的輸出信號(hào)作為74LS244 (1)的啟動(dòng)控制信號(hào)，高位地址引腳P2. 7和RD引腳的 輸出信號(hào)作為74LS244 (2)的啟動(dòng)控制信號(hào)，微處理器的P0接口用于接收74LS244 (1)和 74LS244 (2)的輸出數(shù)據(jù)；用P3. 4引腳輸出采樣開(kāi)關(guān)的通斷控制信號(hào)；用P3. 5引腳輸出低 通濾波器的時(shí)鐘信號(hào)，作為低通濾波截止頻率的控制信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01L5/00GK104089734SQ201410335847
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】劉璨, 何真, 劉樂(lè), 趙耀 申請(qǐng)人:廣東海洋大學(xué)