海底环境原位监测平台的数据采集电路的制作方法
【专利摘要】本发明属于电子信息技术的数据采集【技术领域】。本发明海底环境原位监测平台的数据采集电路，包括电源电路、串口扩展电路、主控电路、数据存储电路，其特征在于：电源电路分别与串口扩展电路、主控电路、数据存储电路之间电连接；电源电路负责为系统各部分供电，将输入电源转换为3.3V直流电源；串口扩展电路负责将主控芯片提供的每个串口扩展为多个，以满足同时采集多路传感器的需求；主控电路控制着整个系统，协调各电路的工作，控制串口扩展芯片与SD卡的运行，以完成系统需要的功能；数据存储电路负责连接SD卡与主控电路。本发明为海底环境原位监测平台解决了数据集成和传感器统一管理的难题，是支撑监测平台运行的关键技术。
【专利说明】海底环境原位监测平台的数据采集电路
【技术领域】
[0001]本发明属于电子信息技术的数据采集【技术领域】，具体涉及一种基于微控制器的海底环境原位监测平台的数据采集电路。
【背景技术】
[0002]我国海域辽阔，海洋资源开发和海底环境的探测，引起了人们越来越多的关注。对海底环境的探测一般可使用科考船船载设备平台和海底环境原位监测平台两种方法。其中海底环境原位监测平台是集成多种传感器和测量手段，对海底目标区域的多环境参数进行长期原位观测，获取多样性数据的一体化平台，可为海底各种资源勘探和开发提供第一手资料。
[0003]目前的海洋数据采集平台，一般将各个传感器进行独立的部署，除布放在同一平台上外，传感器的配置以及数据采集储存都独立进行，能源也由各传感器自身的内部电池提供。在观测任务结束后必须分别提取各个传感器的数据，在数据提取时，需要使用每个传感器自带的上位机软件，依次连接各个传感器并实施数据的上传。这种方式的海洋数据采集工作量大，效率低，维护不便，且缺乏系统定制的灵活性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种海洋传感器的多通道数据采集电路，为海底环境原位监测平台解决数据的统一采集、储存、传输等问题，支撑监测平台的运行。电路可将地球化学、水文和生物等多种传感器的数据上行和控制下行功能集成在一起，集中管理，为数据提取和电源控制提供支持。
[0005]本发明包括电源电路、串口扩展电路、主控电路、数据存储电路，电源电路分别与串口扩展电路、主控电路、数据存储电路之间电连接；电源电路负责为系统各部分供电，将输入电源转换为3.3V直流电源；串口扩展电路负责将主控芯片提供的每个串口扩展为多个，以满足同时采集多路传感器的需求；主控电路控制着整个系统，协调各电路的工作，控制串口扩展芯片与SD卡的运行，以完成系统需要的功能；数据存储电路负责连接SD卡与主控电路，为SD卡提供电源线路及数据线路，以完成储存传感器数据的功能。
[0006]电源电路负责为系统各部分供电，将输入电源转换为3.3V直流电源。所述的电源电路包括电源转换芯片IC1、二极管D1、贴片电阻R1、两个电解电容Cl和C2、瓷片电容C3、发光二极管LEDl ；+5V电源连接到二极管Dl的正极，Dl的负极与电源转换芯片ICl的3脚连接，Dl的负极与电源转换芯片ICl的3脚的公共端连接到电解电容Cl的正极，电解电容Cl的负极接地；电源转换芯片ICl的I脚接地；电源转换芯片ICl的2脚连接到电解电容C2的正极，电解电容C2的负极接地；电源转换芯片ICl的2脚与电解电容C2的正极的公共点串接瓷片电容C3接地；电源转换芯片ICl的2脚、电解电容C2的正极、瓷片电容C3的公共端连接到发光二极管LEDl的正极，发光二极管LEDl的负极串接贴片电阻Rl接地。
[0007]所述的串口扩展电路包括2个串口扩展芯片IC2、IC3，6个电平转换芯片IC4、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9，13 个通信接口 JU J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9、J10、Jll、J12、J13，2个石英晶振 Yl、Y2，28 个瓷片电容 C6、C7、C8、C9、CIO、Cll、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C31、C32、C33、C34、C40、C41、C42、C43 ;串 口扩展芯片IC2的I脚、14脚接地，2脚并接到石英晶振Yl的一端和瓷片电容ClO的一端，瓷片电容ClO的另一端接地，串口扩展芯片IC2的3脚并接到瓷片电容Cll的一端和石英晶振Y2的另一端，瓷片电容Cll的另一端接地，串口扩展芯片IC2的10脚、20脚、28脚接+3.3V电源端，串口扩展芯片IC2的4脚接电平转换芯片IC5的10脚，5脚接电平转换芯片IC5的9脚，6脚接电平转换芯片IC6的10脚，7脚接电平转换芯片IC6的9脚，8脚接电平转换芯片IC6的11脚，9脚接电平转换芯片IC6的12脚，11脚接电平转换芯片IC5的11脚，12脚接电平转换芯片IC5的12脚，13脚接电平转换芯片IC7的10脚，16脚接主控芯片IClO的26脚，17脚接主控芯片IClO的25脚，18脚接主控芯片IClO的88脚，19脚接电平转换芯片IC7的9脚，21脚接主控芯片IClO的60脚，22脚接主控芯片IClO的59脚，23脚接主控芯片IClO的58脚，24脚接主控芯片IClO的57脚，25脚接主控芯片IClO的56脚，26脚接主控芯片IClO的26脚55，27脚接主控芯片IClO的54脚；串口扩展芯片IC3的I脚、14脚接地，2脚并接到石英晶振Y2的一端和瓷片电容C16的一端，瓷片电容C16的另一端接地，串口扩展芯片IC3的3脚并接到石英晶振Y2的另一端与瓷片电容C17的一端，瓷片电容C17的另一端接地，串口扩展芯片IC3的10脚、20脚、28脚接+3.3V电源端，串口扩展芯片IC3的4脚接电平转换芯片IC7的11脚，5脚接电平转换芯片IC7的12脚，6脚接电平转换芯片IC8的11脚，7脚接电平转换芯片IC8的12脚，8脚接电平转换芯片IC9的10脚，9脚接电平转换芯片IC9的9脚，11脚接电平转换芯片IC8的10脚，12脚接电平转换芯片IC8的9脚，13脚接电平转换芯片IC9的11脚，16脚接主控芯片IClO的48脚，17脚接主控芯片IClO的47脚，18脚接主控芯片IClO的88脚，19脚接电平转换芯片IC9的12脚，21脚接主控芯片IClO的43脚，22脚接主控芯片IClO的42脚，23脚接主控芯片IClO的41脚，24脚接主控芯片IClO的40脚，25脚接主控芯片IClO的39脚，26脚接主控芯片IClO的38脚，27脚接主控芯片IClO的54脚；通信接口 Jl的I脚接主控芯片IClO的83脚，2脚接主控芯片IClO的80脚，3脚接地；通信接口 J2的I脚接电平转换芯片IC4的7脚，2脚接电平转换芯片IC4的8脚，3脚接地；通信接口 J3的I脚接电平转换芯片IC4的14脚，2脚接电平转换芯片IC4的13脚，3脚接地；通信接口 J4的I脚接电平转换芯片IC5的7脚，2脚接电平转换芯片IC5的8脚，3脚接地；通信接口 J5的I脚接电平转换芯片IC5的14脚，2脚接电平转换芯片IC5的13脚，3脚接地；通信接口 J6的I脚接电平转换芯片IC6的7脚，2脚接电平转换芯片IC6的8脚，3脚接地；通信接口 J7的I脚接电平转换芯片IC6的14脚，2脚接电平转换芯片IC6的13脚，3脚接地；通信接口 J8的I脚接电平转换芯片IC7的7脚，2脚接电平转换芯片IC7的8脚，3脚接地；通信接口 J9的I脚接电平转换芯片IC7的14脚，2脚接电平转换芯片IC7的13脚，3脚接地；通信接口 JlO的I脚接电平转换芯片IC8的7脚，2脚接电平转换芯片IC8的8脚，3脚接地；通信接口 Jll的I脚接电平转换芯片IC8的14脚，2脚接电平转换芯片IC8的13脚，3脚接地；通信接口 J12的I脚接电平转换芯片IC9的7脚，2脚接电平转换芯片IC9的8脚，3脚接地；通信接口 J13的I脚接电平转换芯片IC9的14脚，2脚接电平转换芯片IC9的13脚，3脚接地；电平转换芯片IC4的I脚串接瓷片电容C8连接到电平转换芯片IC4的3脚，电平转换芯片IC4的4脚串接瓷片电容C7连接到电平转换芯片IC4的5脚，电平转换芯片IC4的6脚通过串接瓷片电容C6连接到电平转换芯片IC4的15脚，电平转换芯片IC4的15脚与瓷片电容C6的公共端接地，电平转换芯片IC4的16脚通过串接瓷片电容C9连接到电平转换芯片IC4的2脚，电平转换芯片IC4的16脚与瓷片电容C9的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC4的9脚接主控芯片IClO的69脚，电平转换芯片IC4的10脚接主控芯片IClO的68脚，电平转换芯片IC4的11脚接主控芯片IClO的78脚，电平转换芯片IC4的12脚接主控芯片IClO的79脚；电平转换芯片IC5的I脚串接瓷片电容C14连接到电平转换芯片IC5的3脚，电平转换芯片IC5的4脚串接瓷片电容C13连接到电平转换芯片IC5的5脚，电平转换芯片IC5的6脚通过串接瓷片电容C12连接到电平转换芯片IC5的15脚，电平转换芯片IC5的
15脚与瓷片电容C12的公共端接地，电平转换芯片IC5的16脚通过串接瓷片电容C15连接到电平转换芯片IC5的2脚，电平转换芯片IC5的16脚与瓷片电容C15的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC5的9脚接主控芯片IC2的5脚，电平转换芯片IC5的10脚接主控芯片IC2的4脚，电平转换芯片IC5的11脚接主控芯片IC2的11脚，电平转换芯片IC5的12脚接主控芯片IC2的12脚；电平转换芯片IC6的I脚串接瓷片电容C20连接到电平转换芯片IC6的3脚，电平转换芯片IC6的4脚串接瓷片电容C19连接到电平转换芯片IC6的5脚，电平转换芯片IC6的6脚通过串接瓷片电容C18连接到电平转换芯片IC6的15脚，电平转换芯片IC6的15脚与瓷片电容C18的公共端接地，电平转换芯片IC6的16脚通过串接瓷片电容C21连接到电平转换芯片IC6的2脚，电平转换芯片IC6的16脚与瓷片电容C21的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC6的9脚接主控芯片IC2的7脚，电平转换芯片IC6的10脚接主控芯片IC2的6脚，电平转换芯片IC6的11脚接主控芯片IC2的8脚，电平转换芯片IC6的12脚接主控芯片IC2的9脚；电平转换芯片IC7的I脚串接瓷片电容C24连接到电平转换芯片IC7的3脚，电平转换芯片IC7的4脚串接瓷片电容C23连接到电平转换芯片IC7的5脚，电平转换芯片IC7的6脚通过串接瓷片电容C22连接到电平转换芯片IC7的15脚，电平转换芯片IC7的15脚与瓷片电容C22的公共端接地，电平转换芯片IC7的16脚通过串接瓷片电容C25连接到电平转换芯片IC7的2脚，电平转换芯片IC7的16脚与瓷片电容C25的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC7的9脚接主控芯片IC2的19脚，电平转换芯片IC7的10脚接主控芯片IC2的13脚，电平转换芯片IC7的11脚接主控芯片IC3的4脚，电平转换芯片IC7的12脚接主控芯片IC3的5脚；电平转换芯片IC8的
I脚串接瓷片电容C33连接到电平转换芯片IC8的3脚，电平转换芯片IC8的4脚串接瓷片电容C32连接到电平转换芯片IC8的5脚，电平转换芯片IC8的6脚通过串接瓷片电容C31连接到电平转换芯片IC8的15脚，电平转换芯片IC8的15脚与瓷片电容C31的公共端接地，电平转换芯片IC8的16脚通过串接瓷片电容C34连接到电平转换芯片IC8的2脚，电平转换芯片IC8的16脚与瓷片电容C34的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC8的9脚接主控芯片IC3的12脚，电平转换芯片IC8的10脚接主控芯片IC3的11脚，电平转换芯片IC8的11脚接主控芯片IC3的6脚，电平转换芯片IC8的12脚接主控芯片IC3的7脚；电平转换芯片IC9的I脚串接瓷片电容C42连接到电平转换芯片IC9的3脚，电平转换芯片IC9的4脚串接瓷片电容C41连接到电平转换芯片IC9的5脚，电平转换芯片IC9的6脚通过串接瓷片电容C40连接到电平转换芯片IC9的15脚，电平转换芯片IC9的15脚与瓷片电容C40的公共端接地，电平转换芯片IC9的16脚通过串接瓷片电容C43连接到电平转换芯片IC9的2脚，电平转换芯片IC9的16脚与瓷片电容C43的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC9的9脚接主控芯片IC3的9脚，电平转换芯片IC9的10脚接主控芯片IC3的8脚，电平转换芯片IC9的11脚接主控芯片IC3的13脚，电平转换芯片IC9的12脚接主控芯片IC3的19脚。
[0008]主控电路控制着整个系统，协调各电路的工作，控制串口扩展芯片与SD卡的运行，以完成系统需要的功能。所述的主控电路包括主控芯片IC10，两个贴片电阻Rl、R4，ll个瓷片电容 C5、C26、C27、C28、C29、C30、C35、C36、C37、C38、C39，两个二极管 D2、D3，石英晶振Y3，时钟电池接口 J14，调试接口 J15 ；+3.3V电源分别并接瓷片电容C26、C27、C28、C29、C30接地，+3.3V电源与瓷片电容C26、C27、C28、C29、C30的公共端分别连接到IClO的11脚、28脚、50脚、75脚、100脚，+3.3V电源分别并接瓷片电容C36、C35接地，+3.3V电源与瓷片电容C36的公共端连接到IClO的21脚，+3.3V电源与瓷片电容C35的公共端连接到IClO的22脚，主控芯片IClO的10脚、19脚、20脚、27脚、49脚、74脚、94脚、99脚接地，主控芯片IClO的37脚串接电阻贴片R4接地，主控芯片IClO的6脚分别并接到二极管D2的负极、二极管D3的负极、瓷片电容C37的一端，瓷片电容C37的另一端接地，二极管D2的正极接+3.3V电源，二极管D3的正极接时钟电池接口 J14的I脚，时钟电池接口 J14的2脚接地，主控芯片IClO的14脚分别并接到贴片电阻Rl —端和瓷片电容C5的一端，贴片电阻Rl另一端接+3.3V电源，瓷片电容C5的另一端接地，调试接口 J15的I脚接地，调试接口J15的2脚接主控芯片IClO的76脚，调试接口 J15的3脚接主控芯片IClO的72脚，调试接口 J15的4脚接+3.3V电源；主控芯片IClO的12脚并接到瓷片电容C38的一端和石英晶振Y3的一端，瓷片电容C38的另一端接地，主控芯片IClO的13脚并接到瓷片电容C39的一端和石英晶振Y3的另一端，瓷片电容C39的另一端接地。
[0009]数据存储电路负责连接SD卡与主控电路，为SD卡提供电源线路及数据线路，以完成储存传感器数据的功能。所述的数据存储电路包括SD卡接口 J16，瓷片电容C4，贴片电阻R3 ；SD卡接口 J16的2脚接主控芯片IClO的29脚，SD卡接口 J16的3脚接主控芯片IClO的32脚，SD卡接口 J16的4脚接+3.3V电源，SD卡接口 J16的4脚与+3.3V电源的公共端串接瓷片电容C4接地，SD卡接口 J16的5脚接主控芯片IClO的30脚，SD卡接口 J16的6脚接地，SD卡接口 J16的7脚接主控芯片IClO的31脚，SD卡接口 J16的9脚串接贴片电阻R3连接到接主控芯片IClO的46脚。
[0010]本发明中的电源转换芯片IC1，串口扩展芯片IC2、IC3，电平转换芯片IC4、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9，主控芯片IClO均采用成熟产品。电源转换芯片ICl采用AdvancedMonolithicSystems公司的AMS1117-3.3，串口扩展芯片IC2、IC3采用国腾微电子公司的GM8125，电平转换芯片IC4、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9采用美信公司的MAX3232。主控芯片IClO采用意法半导体公司的32位微控制器芯片STM32F103VCT6。
[0011]本发明所涉及的电路，为海底环境原位监测平台解决了数据集成和传感器统一管理的难题，是支撑监测平台运行的关键技术。基于此电路运行的海底环境监测平台，在数据管理方式上实现了技术革新，显著提高了数据获取效率，
[0012]为海洋监测科学目的提供了第一手资料。
【专利附图】
【附图说明】[0013]图1为本发明的整体电路示意图；
[0014]1.电源电路，2.串口扩展电路，3.主控电路，4.数据存储电路；
[0015]图2为图1中的电源电路示意图；
[0016]图3为图1中的串口扩展电路示意图；
[0017]图4为图1中的主控电路示意图；
[0018]图5为图1中的数据存储电路示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本发明包括电源电路1、串口扩展电路2、主控电路3、数据存储电路4。
[0020]电源电路I给串口扩展电路2提供+3.3V电源和+5V电源，给主控电路3提供+3.3V电源，给数据存储电路4提供+3.3V电源。串口扩展电路2连接各个海洋传感器，将采集到的数据传送给主控电路3。主控电路3通过数据存储电路4将传感器数据储存通过串口扩展电路2将数据上传至上位机。
[0021]如图2所示，所述的电源电路包括电源转换芯片IC1、二极管D1、贴片电阻R1、两个电解电容Cl和C2、瓷片电容C3、发光二极管LEDl ；+5V电源连接到二极管Dl的正极，Dl的负极与电源转换芯片ICl的3脚连接，Dl的负极与电源转换芯片ICl的3脚的公共端连接到电解电容Cl的正极，电解电容Cl的负极接地；电源转换芯片ICl的I脚接地；电源转换芯片ICl的2脚连接到电解电容C2的正极，电解电容C2的负极接地；电源转换芯片ICl的2脚与电解电容C2的正极的公共点串接瓷片电容C3接地；电源转换芯片ICl的2脚、电解电容C2的正极、瓷片电容C3的公共端连接到发光二极管LEDl的正极，发光二极管LEDl的负极串接贴片电阻Rl接地。
[0022]如图3所示，所述的串口扩展电路包括两个串口扩展芯片IC2、IC3，六个电平转换芯片 IC4、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9，13 个通信接口 JU J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9、J10、了11、了12、了13，石英晶振丫1、丫2，28 个瓷片电容 C6、C7、C8、C9、CIO、Cll、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C31、C32、C33、C34、C40、C41、C42、C43 ;串口扩展芯片IC2的I脚、14脚接地，2脚并接到石英晶振Yl的一端和瓷片电容ClO的一端，瓷片电容ClO的另一端接地，串口扩展芯片IC2的3脚并接到瓷片电容Cll的一端和石英晶振Y2的另一端，瓷片电容Cll的另一端接地，串口扩展芯片IC2的10脚、20脚、28脚接+3.3V电源端，串口扩展芯片IC2的4脚接电平转换芯片IC5的10脚，5脚接电平转换芯片IC5的9脚，6脚接电平转换芯片IC6的10脚，7脚接电平转换芯片IC6的9脚，8脚接电平转换芯片IC6的11脚，9脚接电平转换芯片IC6的12脚，11脚接电平转换芯片IC5的11脚，12脚接电平转换芯片IC5的12脚，13脚接电平转换芯片IC7的10脚，16脚接主控芯片IClO的26脚，17脚接主控芯片IClO的25脚，18脚接主控芯片IClO的88脚，19脚接电平转换芯片IC7的9脚，21脚接主控芯片IClO的60脚，22脚接主控芯片IClO的59脚，23脚接主控芯片IClO的58脚，24脚接主控芯片IClO的57脚，25脚接主控芯片IClO的56脚，26脚接主控芯片IClO的26脚55，27脚接主控芯片IClO的54脚；串口扩展芯片IC3的I脚、14脚接地，2脚并接到石英晶振Y2的一端和瓷片电容C16的一端，瓷片电容C16的另一端接地，串口扩展芯片IC3的3脚并接到石英晶振Y2的另一端与瓷片电容C17的一端，瓷片电容C17的另一端接地，串口扩展芯片IC3的10脚、20脚、28脚接+3.3V电源端，串口扩展芯片IC3的4脚接电平转换芯片IC7的11脚，5脚接电平转换芯片IC7的12脚，6脚接电平转换芯片IC8的11脚，7脚接电平转换芯片IC8的12脚，8脚接电平转换芯片IC9的10脚，9脚接电平转换芯片IC9的9脚，11脚接电平转换芯片IC8的10脚，12脚接电平转换芯片IC8的9脚，13脚接电平转换芯片IC9的11脚，16脚接主控芯片IClO的48脚，17脚接主控芯片IClO的47脚，18脚接主控芯片IClO的88脚，19脚接电平转换芯片IC9的12脚，21脚接主控芯片IClO的43脚，22脚接主控芯片IClO的42脚，23脚接主控芯片IClO的41脚，24脚接主控芯片IClO的40脚，25脚接主控芯片IClO的39脚，26脚接主控芯片IClO的38脚，27脚接主控芯片IClO的54脚；通信接口 Jl的I脚接主控芯片IClO的83脚，2脚接主控芯片IClO的80脚，3脚接地；通信接口 J2的I脚接电平转换芯片IC4的7脚，2脚接电平转换芯片IC4的8脚，3脚接地；通信接口 J3的I脚接电平转换芯片IC4的14脚，2脚接电平转换芯片IC4的13脚，3脚接地；通信接口 J4的I脚接电平转换芯片IC5的7脚，2脚接电平转换芯片IC5的8脚，3脚接地；通信接口 J5的I脚接电平转换芯片IC5的14脚，2脚接电平转换芯片IC5的13脚，3脚接地；通信接口 J6的I脚接电平转换芯片IC6的7脚，2脚接电平转换芯片IC6的8脚，3脚接地；通信接口 J7的I脚接电平转换芯片IC6的14脚，2脚接电平转换芯片IC6的13脚，3脚接地；通信接口 J8的I脚接电平转换芯片IC7的7脚，2脚接电平转换芯片IC7的8脚，3脚接地；通信接口 J9的I脚接电平转换芯片IC7的14脚，2脚接电平转换芯片IC7的13脚，3脚接地；通信接口JlO的I脚接电平转换芯片IC8的7脚，2脚接电平转换芯片IC8的8脚，3脚接地；通信接口 Jll的I脚接电平转换芯片IC8的14脚，2脚接电平转换芯片IC8的13脚，3脚接地；通信接口 J12的I脚接电平转换芯片IC9的7脚，2脚接电平转换芯片IC9的8脚，3脚接地；通信接口 J13的I脚接电平转换芯片IC9的14脚，2脚接电平转换芯片IC9的13脚，3脚接地；电平转换芯片IC4的I脚串接瓷片电容C8连接到电平转换芯片IC4的3脚，电平转换芯片IC4的4脚串接瓷片电容C7连接到电平转换芯片IC4的5脚，电平转换芯片IC4的6脚通过串接瓷片电容C6连接到电平转换芯片IC4的15脚，电平转换芯片IC4的15脚与瓷片电容C6的公共端接地，电平转换芯片IC4的16脚通过串接瓷片电容C9连接到电平转换芯片IC4的2脚，电平转换芯片IC4的16脚与瓷片电容C9的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC4的9脚接主控芯片IClO的69脚，电平转换芯片IC4的10脚接主控芯片IClO的68脚，电平转换芯片IC4的11脚接主控芯片IClO的78脚，电平转换芯片IC4的12脚接主控芯片IClO的79脚；电平转换芯片IC5的I脚串接瓷片电容C14连接到电平转换芯片IC5的3脚，电平转换芯片IC5的4脚串接瓷片电容C13连接到电平转换芯片IC5的5脚，电平转换芯片IC5的6脚通过串接瓷片电容C12连接到电平转换芯片IC5的15脚，电平转换芯片IC5的15脚与瓷片电容C12的公共端接地，电平转换芯片IC5的16脚通过串接瓷片电容C15连接到电平转换芯片IC5的2脚，电平转换芯片IC5的16脚与瓷片电容C15的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC5的9脚接主控芯片IC2的5脚，电平转换芯片IC5的10脚接主控芯片IC2的4脚，电平转换芯片IC5的11脚接主控芯片IC2的11脚，电平转换芯片IC5的12脚接主控芯片IC2的12脚；电平转换芯片IC6的I脚串接瓷片电容C20连接到电平转换芯片IC6的3脚，电平转换芯片IC6的4脚串接瓷片电容C19连接到电平转换芯片IC6的5脚，电平转换芯片IC6的6脚通过串接瓷片电容C18连接到电平转换芯片IC6的15脚，电平转换芯片IC6的15脚与瓷片电容C18的公共端接地，电平转换芯片IC6的16脚通过串接瓷片电容C21连接到电平转换芯片IC6的2脚，电平转换芯片IC6的16脚与瓷片电容C21的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC6的9脚接主控芯片IC2的7脚，电平转换芯片IC6的10脚接主控芯片IC2的6脚，电平转换芯片IC6的11脚接主控芯片IC2的8脚，电平转换芯片IC6的12脚接主控芯片IC2的9脚；电平转换芯片IC7的I脚串接瓷片电容C24连接到电平转换芯片IC7的3脚，电平转换芯片IC7的4脚串接瓷片电容C23连接到电平转换芯片IC7的5脚，电平转换芯片IC7的6脚通过串接瓷片电容C22连接到电平转换芯片IC7的15脚，电平转换芯片IC7的15脚与瓷片电容C22的公共端接地，电平转换芯片IC7的16脚通过串接瓷片电容C25连接到电平转换芯片IC7的2脚，电平转换芯片IC7的16脚与瓷片电容C25的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC7的9脚接主控芯片IC2的19脚，电平转换芯片IC7的10脚接主控芯片IC2的13脚，电平转换芯片IC7的11脚接主控芯片IC3的4脚，电平转换芯片IC7的12脚接主控芯片IC3的5脚；电平转换芯片IC8的I脚串接瓷片电容C33连接到电平转换芯片IC8的3脚，电平转换芯片IC8的4脚串接瓷片电容C32连接到电平转换芯片IC8的5脚，电平转换芯片IC8的6脚通过串接瓷片电容C31连接到电平转换芯片IC8的15脚，电平转换芯片IC8的15脚与瓷片电容C31的公共端接地，电平转换芯片IC8的16脚通过串接瓷片电容C34连接到电平转换芯片IC8的2脚，电平转换芯片IC8的16脚与瓷片电容C34的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC8的9脚接主控芯片IC3的12脚，电平转换芯片IC8的10脚接主控芯片IC3的11脚，电平转换芯片IC8的11脚接主控芯片IC3的6脚，电平转换芯片IC8的12脚接主控芯片IC3的7脚；电平转换芯片IC9的I脚串接瓷片电容C42连接到电平转换芯片IC9的3脚，电平转换芯片IC9的4脚串接瓷片电容C41连接到电平转换芯片IC9的5脚，电平转换芯片IC9的6脚通过串接瓷片电容C40连接到电平转换芯片IC9的15脚，电平转换芯片IC9的15脚与瓷片电容C40的公共端接地，电平转换芯片IC9的16脚通过串接瓷片电容C43连接到电平转换芯片IC9的2脚，电平转换芯片IC9的16脚与瓷片电容C43的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC9的9脚接主控芯片IC3的9脚，电平转换芯片IC9的10脚接主控芯片IC3的8脚，电平转换芯片IC9的11脚接主控芯片IC3的13脚，电平转换芯片IC9的12脚接主控芯片IC3的19脚。
[0023]如图4所示，所述的主控电路包括主控芯片IC10，两个贴片电阻R1、R4，11个瓷片电容 C5、C26、C27、C28、C29、C30、C35、C36、C37、C38、C39，两个二极管 D2、D3，石英晶振 Y3，时钟电池接口 J14，调试接口 J15 ；+3.3V电源分别并接瓷片电容026、027、028、029、030接地，+3.3V电源与瓷片电容C26、C27、C28、C29、C30的公共端分别连接到IClO的11脚、28脚、50脚、75脚、100脚，+3.3V电源分别并接瓷片电容C36、C35接地，+3.3V电源与瓷片电容C36的公共端连接到IClO的21脚，+3.3V电源与瓷片电容C35的公共端连接到IClO的22脚，主控芯片IClO的10脚、19脚、20脚、27脚、49脚、74脚、94脚、99脚接地，主控芯片IClO的37脚串接电阻贴片R4接地，主控芯片IClO的6脚分别并接到二极管D2的负极、二极管D3的负极、瓷片电容C37的一端，瓷片电容C37的另一端接地，二极管D2的正极接+3.3V电源，二极管D3的正极接时钟电池接口 J14的I脚，时钟电池接口 J14的2脚接地，主控芯片IClO的14脚分别并接到贴片电阻Rl —端和瓷片电容C5的一端，贴片电阻Rl另一端接+3.3V电源，瓷片电容C5的另一端接地，调试接口 J15的I脚接地，调试接口 J15的2脚接主控芯片IClO的76脚，调试接口 J15的3脚接主控芯片IClO的72脚，调试接口 J15的4脚接+3.3V电源；主控芯片IClO的12脚并接到瓷片电容C38的一端和石英晶振Y3的一端，瓷片电容C38的另一端接地，主控芯片IClO的13脚并接到瓷片电容C39的一端和石英晶振Y3的另一端，瓷片电容C39的另一端接地。
[0024]如图5所示，所述的数据存储电路包括SD卡接口 J16，瓷片电容C4，贴片电阻R3 ；SD卡接口 J16的2脚接主控芯片IClO的29脚，SD卡接口 J16的3脚接主控芯片IClO的32脚，SD卡接口 J16的4脚接+3.3V电源，SD卡接口 J16的4脚与+3.3V电源的公共端串接瓷片电容C4接地，SD卡接口 J16的5脚接主控芯片IClO的30脚，SD卡接口 J16的6脚接地，SD卡接口 J16的7脚接主控芯片IClO的31脚，SD卡接口 J16的9脚串接贴片电阻R3连接到接主控芯片IClO的46脚。
[0025]本发明所涉及电路的工作过程是:首先为电路上电，电源电路将输入电源转换为+3.3V直流电源，并输送给另外三个电路的电源输入端；之后主控电路中的主控芯片IClO启动，初始化串口扩展电路中的串口扩展芯片IC2、IC3和与数据存储电路连接的SD卡，使整体电路进入正常工作状态。正常工作状态下电路所连接的各个海洋传感器的输出信号首先通过串口扩展电路所提供的串口传输至主控芯片IC10，随后在主控芯片IClO的控制下通过数据存储电路储存在SD卡中或通过串口上传至上位机。
【权利要求】
1.一种海底环境原位监测平台的数据采集电路，包括电源电路、串口扩展电路、主控电路、数据存储电路，其特征在于:电源电路分别与串口扩展电路、主控电路、数据存储电路之间电连接；电源电路负责为系统各部分供电，将输入电源转换为3.3V直流电源；串口扩展电路负责将主控芯片提供的每个串口扩展为多个，以满足同时采集多路传感器的需求；主控电路控制着整个系统，协调各电路的工作，控制串口扩展芯片与SD卡的运彳丁，以完成系统需要的功能；数据存储电路负责连接SD卡与主控电路，为SD卡提供电源线路及数据线路，以完成储存传感器数据的功能。
2.根据权利要求1所述的海底环境原位监测平台的数据采集电路，其特征在于:所述的电源电路包括电源转换芯片IC1、二极管D1、贴片电阻R1、两个电解电容Cl和C2、瓷片电容C3、发光二极管LEDl ；+5V电源连接到二极管Dl的正极，Dl的负极与电源转换芯片ICl的3脚连接，Dl的负极与电源转换芯片ICl的3脚的公共端连接到电解电容Cl的正极，电解电容Cl的负极接地；电源转换芯片ICl的I脚接地；电源转换芯片ICl的2脚连接到电解电容C2的正极，电解电容C2的负极接地；电源转换芯片ICl的2脚与电解电容C2的正极的公共点串接瓷片电容C3后接地；电源转换芯片ICl的2脚、电解电容C2的正极和瓷片电容C3的公共端连接到发光二极管LEDl的正极，发光二极管LEDl的负极串接贴片电阻Rl接地。
3.根据权利要求1所述的海底环境原位监测平台的数据采集电路，其特征在于:所述的串口扩展电路包括2个串口扩展芯片IC2、IC3，6个电平转换芯片IC4、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9，13 个通信接口 Jl、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9、J10、Jll、J12、J13，2 个石英晶振 Yl、Y2，28 个瓷片电容 C6、C7、C8、C9、CIO、Cll、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C31、C32、C33、C34、C40、C41、C42、C43 ;串口扩展芯片 IC2 的I脚、14脚接地，2脚并接到石英晶振Yl的一端和瓷片电容ClO的一端，瓷片电容ClO的另一端接地，串口扩展芯片IC2的3脚并接到瓷片电容Cll的一端和石英晶振Y2的另一端，瓷片电容Cll的另一端接地，串口扩展芯片IC2的10脚、20脚、28脚接+3.3V电源端，串口扩展芯片IC2的4脚接电平转换芯片IC5的10脚，5脚接电平转换芯片IC5的9脚，6脚接电平转换芯片IC6的10脚，7脚接电平`转换芯片IC6的9脚，8脚接电平转换芯片IC6的11脚，9脚接电平转换芯片IC6的12脚`，11脚接电平转换芯片IC5的11脚，12脚接电平转换芯片IC5的12脚，13脚接电平转换芯片IC7的10脚，16脚接主控芯片IClO的26脚，17脚接主控芯片IClO的25脚，18脚接主控芯片IClO的88脚，19脚接电平转换芯片IC7的9脚，21脚接主控芯片IClO的60脚，22脚接主控芯片IClO的59脚，23脚接主控芯片IClO的58脚，24脚接主控芯片IClO的57脚，25脚接主控芯片IClO的56脚，26脚接主控芯片IClO的26脚55，27脚接主控芯片IClO的54脚；串口扩展芯片IC3的I脚、14脚接地，2脚并接到石英晶振Y2的一端和瓷片电容C16的一端，瓷片电容C16的另一端接地，串口扩展芯片IC3的3脚并接到石英晶振Y2的另一端与瓷片电容C17的一端，瓷片电容C17的另一端接地，串口扩展芯片IC3的10脚、20脚、28脚接+3.3V电源端，串口扩展芯片IC3的4脚接电平转换芯片IC7的11脚，5脚接电平转换芯片IC7的12脚，6脚接电平转换芯片IC8的11脚，7脚接电平转换芯片IC8的12脚，8脚接电平转换芯片IC9的10脚，9脚接电平转换芯片IC9的9脚，11脚接电平转换芯片IC8的10脚，12脚接电平转换芯片IC8的9脚，13脚接电平转换芯片IC9的11脚，16脚接主控芯片IClO的48脚，17脚接主控芯片IClO的47脚，18脚接主控芯片IClO的88脚，19脚接电平转换芯片IC9的12脚，21脚接主控芯片IClO的43脚，22脚接主控芯片IClO的42脚，23脚接主控芯片IClO的41脚，24脚接主控芯片IClO的40脚，25脚接主控芯片IClO的39脚，26脚接主控芯片IClO的38脚，27脚接主控芯片IClO的54脚；通信接口 Jl的I脚接主控芯片IClO的83脚，2脚接主控芯片IClO的80脚，3脚接地；通信接口 J2的I脚接电平转换芯片IC4的7脚，2脚接电平转换芯片IC4的8脚，3脚接地；通信接口 J3的I脚接电平转换芯片IC4的14脚，2脚接电平转换芯片IC4的13脚，3脚接地；通信接口 J4的I脚接电平转换芯片IC5的7脚，2脚接电平转换芯片IC5的8脚，3脚接地；通信接口 J5的I脚接电平转换芯片IC5的14脚，2脚接电平转换芯片IC5的13脚，3脚接地；通信接口 J6的I脚接电平转换芯片IC6的7脚，2脚接电平转换芯片IC6的8脚，3脚接地；通信接口 J7的I脚接电平转换芯片IC6的14脚，2脚接电平转换芯片IC6的13脚，3脚接地；通信接口 J8的I脚接电平转换芯片IC7的7脚，2脚接电平转换芯片IC7的8脚，3脚接地；通信接口 J9的I脚接电平转换芯片IC7的14脚，2脚接电平转换芯片IC7的13脚，3脚接地；通信接口 JlO的I脚接电平转换芯片IC8的7脚，2脚接电平转换芯片IC8的8脚，3脚接地；通信接口 Jll的I脚接电平转换芯片IC8的14脚，2脚接电平转换芯片IC8的13脚，3脚接地；通信接口 J12的I脚接电平转换芯片IC9的7脚，2脚接电平转换芯片IC9的8脚，3脚接地；通信接口 J13的I脚接电平转换芯片IC9的14脚，2脚接电平转换芯片IC9的13脚，3脚接地；电平转换芯片IC4的I脚串接瓷片电容C8连接到电平转换芯片IC4的3脚，电平转换芯片IC4的4脚串接瓷片电容C7连接到电平转换芯片IC4的5脚，电平转换芯片IC4的6脚通过串接瓷片电容C6连接到电平转换芯片IC4的15脚，电平转换芯片IC4的15脚与瓷片电容C6的公共端接地，电平转换芯片IC4的16脚通过串接瓷片电容C9连接到电平转换芯片IC4的2脚，电平转换芯片IC4的16脚与瓷片电容C9的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC4的9脚接主控芯片IClO的69脚，电平转换芯片IC4的10脚接主控芯片IClO的68脚，电平转换芯片IC4的11脚接主控芯片IClO的78脚，电平转换芯片IC4的12脚接主控芯片IClO的79脚；电平转换芯片IC5的I脚串接瓷片电容C14连接到电平转换芯片IC5的3脚，电平转换芯片IC5的4脚 串接瓷片电容C13连接到电平转换芯片IC5的5脚，电平转换芯片IC5的6脚通过串接瓷片电容C12连接到电平转换芯片IC5的15脚，电平转换芯片IC5的15脚与瓷片电容C12的公共端接地，电平转换芯片IC5的16脚通过串接瓷片电容C15连接到电平转换芯片IC5的2脚，电平转换芯片IC5的16脚与瓷片电容C15的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC5的9脚接主控芯片IC2的5脚，电平转换芯片IC5的10脚接主控芯片IC2的4脚，电平转换芯片IC5的11脚接主控芯片IC2的11脚，电平转换芯片IC5的12脚接主控芯片IC2的12脚；电平转换芯片IC6的I脚串接瓷片电容C20连接到电平转换芯片IC6的3脚，电平转换芯片IC6的4脚串接瓷片电容C19连接到电平转换芯片IC6的5脚，电平转换芯片IC6的6脚通过串接瓷片电容C18连接到电平转换芯片IC6的15脚，电平转换芯片IC6的15脚与瓷片电容C18的公共端接地，电平转换芯片IC6的16脚通过串接瓷片电容C21连接到电平转换芯片IC6的2脚，电平转换芯片IC6的16脚与瓷片电容C21的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC6的9脚接主控芯片IC2的7脚，电平转换芯片IC6的10脚接主控芯片IC2的6脚，电平转换芯片IC6的11脚接主控芯片IC2的8脚，电平转换芯片IC6的12脚接主控芯片IC2的9脚；电平转换芯片IC7的I脚串接瓷片电容C24连接到电平转换芯片IC7的3脚，电平转换芯片IC7的4脚串接瓷片电容C23连接到电平转换芯片IC7的5脚，电平转换芯片IC7的6脚通过串接瓷片电容C22连接到电平转换芯片IC7的15脚，电平转换芯片IC7的15脚与瓷片电容C22的公共端接地，电平转换芯片IC7的16脚通过串接瓷片电容C25连接到电平转换芯片IC7的2脚，电平转换芯片IC7的16脚与瓷片电容C25的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC7的9脚接主控芯片IC2的19脚，电平转换芯片IC7的10脚接主控芯片IC2的13脚，电平转换芯片IC7的11脚接主控芯片IC3的4脚，电平转换芯片IC7的12脚接主控芯片IC3的5脚；电平转换芯片IC8的I脚串接瓷片电容C33连接到电平转换芯片IC8的3脚，电平转换芯片IC8的4脚串接瓷片电容C32连接到电平转换芯片IC8的5脚，电平转换芯片IC8的6脚通过串接瓷片电容C31连接到电平转换芯片IC8的15脚，电平转换芯片IC8的15脚与瓷片电容C31的公共端接地，电平转换芯片IC8的16脚通过串接瓷片电容C34连接到电平转换芯片IC8的2脚，电平转换芯片IC8的16脚与瓷片电容C34的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC8的9脚接主控芯片IC3的12脚，电平转换芯片IC8的10脚接主控芯片IC3的11脚，电平转换芯片IC8的11脚接主控芯片IC3的6脚，电平转换芯片IC8的12脚接主控芯片IC3的7脚；电平转换芯片IC9的I脚串接瓷片电容C42连接到电平转换芯片IC9的3脚，电平转换芯片IC9的4脚串接瓷片电容C41连接到电平转换芯片IC9的5脚，电平转换芯片IC9的6脚通过串接瓷片电容C40连接到电平转换芯片IC9的15脚，电平转换芯片IC9的15脚与瓷片电容C40的公共端接地，电平转换芯片IC9的16脚通过串接瓷片电容C43连接到电平转换芯片IC9的2脚，电平转换芯片IC9的16脚与瓷片电容C43的公共端接+5V电源，电平转换芯片IC9的9脚接主控芯片IC3的9脚，电平转换芯片IC9的10脚接主控芯片IC3的8脚，电平转换芯片IC9的11脚接主控芯片IC3的13脚，电平转换芯片IC9的12脚接主控芯片IC3的19脚。
4.根据权利要求1所述的海底环境原位监测平台的数据采集电路，其特征在于:所述的主控电路包括主控芯片IC10，两个贴片电阻Rl、R4，11个瓷片电容C5、C26、C27、C28、C29、C30、C35、C36、C37、C38、C39，两个二极管D2、D3，石英晶振Y3，时钟电池接口 J14，调试接口 J15 ；+3.3V电源分别并接瓷片电容C26、C27、C28、C29、C30接地，+3.3V电源与瓷片电容C26、C27、C28、C29、C30的公共端分别连接到IClO的11脚、28脚、50脚、75脚、100脚，+3.3V电源分别并接瓷片电容C36、C35接地，+3.3V电源与瓷片电容C36的公共端连接到IClO的21脚，+3.3V电源与瓷片电容C35的公共端连接到IClO的22脚，主控芯片IClO的10脚、19脚、20脚、27脚、49脚、74脚、94脚、99脚接地，主控芯片IClO的37脚串接电阻贴片R4接地，主控芯片IClO的6脚分别并接到二极管D2的负极、二极管D3的负极、瓷片电容C37的一端，瓷片电容C37的另一端接地，二极管D2的正极接+3.3V电源，二极管D3的正极接时钟电池接口 J14的I脚，时钟电池接口 J14的2脚接地，主控芯片IClO的14脚分别并接到贴片电阻Rl —端和瓷片电容C5的一端，贴片电阻Rl另一端接+3.3V电源，瓷片电容C5的另一端接地，调试接口 J15的I脚接地，调试接口 J15的2脚接主控芯片IClO的76脚，调试接口 J15的3脚接主控芯片IClO的72脚，调试接口 J15的4脚接+3.3V电源；主控芯片IClO的12脚并接到瓷片电容C38的一端和石英晶振Y3的一端，瓷片电容C38的另一端接地，主控 芯片IClO的13脚并接到瓷片电容C39的一端和石英晶振Y3的另一端，瓷片电容C39的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的海底环境原位监测平台的数据采集电路，其特征在于:所述的数据存储电路包括SD卡接口 J16，瓷片电容C4，贴片电阻R3 ；SD卡接口 J16的2脚接主控芯片IClO的29脚，SD卡接口 J16的3脚接主控芯片IClO的32脚，SD卡接口 J16的4脚接+3.3V电源，SD卡接口 J16的4脚与+3.3V电源的公共端串接瓷片电容C4接地，SD卡接口 J16的5脚接主控芯片IClO的30脚，SD卡接口 J16的6脚接地，SD卡接口 J16的7脚接主控芯片IClO的31脚，SD卡接口 J16的9脚串接贴片电阻R3连接到接主控芯片IClO的46脚。`
【文档编号】G05B19/042GK103885363SQ201410102564
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】赵铁虎, 胡刚, 章雪挺, 齐君, 梅赛, 徐宇程, 单瑞 申请人:青岛海洋地质研究所