【摘要】：海洋儀器設(shè)備是人類認(rèn)識海洋、開發(fā)利用海洋資源和保護(hù)海洋環(huán)境的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。今天，海洋技術(shù)和海洋儀器設(shè)備已經(jīng)成為衡量國家綜合國力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。在海洋監(jiān)測的所有要素中，海水溫度是海洋水文狀況中最重要的因子之一。研究海水溫度的時空分布及變化規(guī)律，不僅是海洋學(xué)的重要內(nèi)容，而且對氣象、航海、捕撈業(yè)和水聲等學(xué)科的發(fā)展也具有重要意義。但是，由于海洋環(huán)境復(fù)雜惡劣且存在許多不確定因素，導(dǎo)致海洋溫度數(shù)據(jù)記錄器的布放和回收周期長且成本高。因此，在對海洋溫度數(shù)據(jù)記錄器的設(shè)計過程中要慎重考慮低功耗問題，，從而使儀器能夠長時間穩(wěn)定地工作。 論文詳細(xì)介紹了基于PIC單片機(jī)的海洋溫度數(shù)據(jù)記錄器各個模塊的實現(xiàn)方案，其中包括主控芯片、數(shù)據(jù)采集模塊、時鐘模塊、存儲模塊、串口通信模塊和電源模塊六個部分。從溫度數(shù)據(jù)記錄器的溫度檢測原理入手，介紹了溫度傳感器的選型及熱敏電阻的常用的參數(shù)；又介紹了溫度數(shù)據(jù)記錄器各個模塊中所用要主要芯片的性能及時序圖；通過狀態(tài)機(jī)的原理對系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程，接下來分別對每個模塊進(jìn)行軟件設(shè)計，尤其是對時鐘模塊的鬧鐘功能進(jìn)行配置和PIC單片機(jī)的低功耗設(shè)計。 通過對實驗室環(huán)境下采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出測量值與理想值之間誤差的原因，對海洋溫度數(shù)據(jù)記錄器的硬件做進(jìn)一步優(yōu)化。并測試儀器的穩(wěn)定性，當(dāng)穩(wěn)定性達(dá)到要求后，用S－H方程對儀器的精度進(jìn)行標(biāo)定。所有設(shè)計完成之后，通過東方紅2號科學(xué)考察船到南中國海的外海試驗，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步測定儀器的長期穩(wěn)定性、可靠性和一致性。文章最后對全文做出總結(jié)，并對一下步設(shè)計工作進(jìn)行了展望。
[Abstract]:Marine instruments and equipment are the important material basis for human beings to understand the ocean, develop and utilize marine resources and protect the marine environment. Today, marine technology and marine instruments have become an important symbol of national comprehensive national strength and scientific and technological level. Among all the elements of ocean monitoring, seawater temperature is one of the most important factors in marine hydrology. It is not only an important part of oceanography to study the temporal and spatial distribution and variation of sea water temperature, but also of great significance to the development of meteorology, navigation, fishing and underwater acoustics. However, due to the complexity of marine environment and the existence of many uncertain factors, the placement and recovery period of marine temperature data recorder is long and the cost is high. Therefore, the low power consumption should be carefully considered in the design of ocean temperature data recorder, so that the instrument can work stably for a long time. This paper introduces the realization of each module of ocean temperature data recorder based on PIC microcontroller in detail, which includes six parts: main control chip, data acquisition module, clock module, storage module, serial communication module and power supply module. Starting with the principle of temperature detection of temperature data recorder, the selection of temperature sensor and the common parameters of thermistor are introduced, and the performance and timing diagram of main chips used in each module of temperature data recorder are also introduced. The overall structure of the system is programmed by the principle of state machine. Then the software of each module is designed, especially the alarm clock function of the clock module and the low-power design of the PIC microcontroller. Through the analysis of the data collected in the laboratory environment, the reason of the error between the measured value and the ideal value is found out, and the hardware of the marine temperature data recorder is further optimized. The stability of the instrument is tested and the accuracy of the instrument is calibrated by S-H equation when the stability is up to the requirement. After all the designs are completed, the data collected are analyzed through the experiment of Dongfanghong No. 2 scientific research vessel to the South China Sea, and the long-term stability, reliability and consistency of the instrument are further determined. At the end of the article, the paper summarizes the whole paper and looks forward to the next step design work.
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP216.2;TP368.1

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本文編號：2240286