海底智能封堵器水声通信系统的设计

在图5中，海底的换能器将收到的声波信号转换为电信号，经滤波放大后送给变频器转换为Modem的载频信号，Modem将收到信号解调后送至单片机，完成一次单项数据信息传输。从单片机向计算机逆向传输信息的原理与上述原理相同，只是信息的发起端不同而已。

3 单片机的选型
由于海底封堵维修工作时的长时间、供电条件限制等制约因素，因此单片机的选型，主要从单片机工作的可靠性、节能性、工作速度和通讯接口的设计出发。经过调研选择ATMEL公司的ATmega系列高性能、低功耗的8位AVR微处理器ATmegal69，ATmega169具有以下特性：
(1)先进的RISC结构。130条指令，大多数指令执行时间为单个时钟周期；32个8位通用工作寄存器；全静态工作；工作于16MHz时性能高达16MIPS；只需两个时钟周期的硬件乘法器。
(2)非易失性程序和数据存储器。16k字节的系统内可编程Flash；擦写寿命：10000次；具有独立锁定位的可选Boot代码区；通过片上Bo-ot程序实现系统内编程；真正的同时读写操作；512字节的EEPROM；擦写寿命：100000次；1k字节的片内SRAM。
(3)可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密。JTAG接口(与IEEE1149．1标准兼容)；符合JTAG标准的边界扫描功能；支持扩展的片内调试功能；通过JTAG接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程。
(4)外设特点。4×25段的LCD驱动器；两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器／计数器；一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器／计数；具有独立振荡器的实时计数器RTC；四通道PWM；8路10位ADC；可编程的串行LISART；可工作于主机／从机模式的SPI串行接口；有开始状态检测器的通用串行接口USI；具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器；片内模拟比较器；引脚电平变化可引发中断及唤醒MCU。
(5)特殊的微控制器特点。上电复位(POR)以及可编程的掉电检测(BOD)；经过校准的片内RC振荡器；片内、片外中断源；休眠模式：空闲模式、ADC噪声抑制模式、省电模式、掉电模式和Standby模式。
(6)I／O口与封装。53个可编程的I／O口；64引脚TQFP封装与64引脚MLF封装。
(7)工作电压。ATmega169V：1．8～5．5V；ATmega169L：2．7～5．5V；ATmegal69：4．5～5．5V。
(8)工作温度范围。-40℃至85℃，工业级。

4 总结
根据本文中提出的通信方案，对计算机所发出的指令信号已经传递至Modem，转换成换能器所接受的频带范围，实验过程中已取得了良好的效果。目前根据选用的单片机型号正在进行单片机系统电路的设计。此水声通信系统不仅适用于智能封堵器，可以很好地进行水下数据传送，还可应用在其他海洋、湖泊的通信环境中，具有较高的可移植性，只需更改其中的通信协议即可。