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多路浸水电路技术开发微医汇线桥架

时间:2019年10月29日

在某型水下航行器自沉系统中,某合金材料在海水中一定时间内能正常工作,但正常时间过后会被海水腐蚀;从而实现该航行器的自沉功能。为此设计了该电路,用以测试铝铬合金材料在不同温度的多组时间信息。

基于C8051F040多路浸水时刻记录电路硬件部分由6个主要模块组成:浸水传感器、信号电平转换电路、达接斯时钟模块、串行存储器M25P80模块、单片机C8051F040模块和CAN通讯模块。C8051F040由美国Silicon Labs公司设计,对原51单片机内核进行了较大改造,由原来12个时钟执行一条指令,改进为一个时钟执行一条单周期指令,多数指令执行的时钟周期数与指令的Byte数相同,使得该款单片机的运行速度大幅提高。C8051F040具有64个数字I/O引脚,片内集成了一个CAN2.0B控制器。主要特性如下:(1)高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核(可达25 MI·s-1)。(2)控制器局域网(CAN 2.0B)控制器,具有32个消息对象,每个消息对象有其自己的标识。(3)硬件实现的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口。(4)5个通用16位定时器。(5)具有6个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列。

浸水传感器及电平转换电路,浸水传感器采用自行研制的浸水模块,该模块接口简单,只需5根线分别为:浸水传感器测试点A、浸水传感器测试点B、供电电源24V、供电电源地、感应输出OUT24V。当浸水传感器测试点A和浸水传感器测试点B接触或之间有水使A、B导通,这样A、B间的电阻由无穷大变为几Ω甚至零。通过比较电路从而输出供电电压24 V,而单片机C8051F040I/O口能够承受的电压仅为5 V。

DS12887是美国达拉斯半导体公司推出的时钟芯片,采用CMOS技术制成,把时钟芯片所需的晶振和外部锂电池相关电路集于芯片内部。采用DS12887芯片设计的时钟电路无需外围电路并具有良好的微机接口。DS12887芯片具有微耗、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠等优点,可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟场合中。其主要功能如下:(1)内含一个锂电池,断电后运行10年以上不丢失数据。(2)计秒、分、时、天、星期、日、月、年,并有闰年补偿功能。(3)二进制数码或BCD码表示时间、日历和定闹。(4)12小时或24小时制,12小时时钟模式带有PWM和AM指导,有夏令时功能。(5)Motorola5和Inatael总线时序选择。存储器M25P80存储容量为8 MByte,它采用SPI数据总线的方式进行通信。该存储器有16个扇区,每个扇区有256页,每页256 Byte。工作电压范围2.7~3.6 V,工作温度范围-40~+85℃,最大时钟75 MHz。能进行10万次的擦写,数据保存20年,体积小巧,是一款通用存储器。

由于整个浸水腐蚀的时间不确定,需要一个开始记录的时间。这个开始记录时间是以系统通电正常工作的时刻为准。系统的软件设计主要包括浸水传感器数据的检测程序、DS12887时钟数据存储程序和CAN通信程序3部分,浸水传感器数据的检测程序设计,浸水传感器数据的检测程序设计采用定时器检测的方式;当持续检测到浸水输出信号3 s,则认为此刻浸水。

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