基于单片机msp430的低功耗船舶航迹记录仪设计

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1、万方数据《渔业现代化>>2011年第38卷第6期41基于单片机MSP430的低功耗船舶航迹记录仪设计戴阳，杨胜龙，樊伟，伍玉梅(中国水产科学研究院东海水产研究所，上海200090)摘要：针对渔船监控的需要，设计了一种低功耗的航迹记录仪。该仪器采用MSP430F149作为主控芯片，将从GPS接收模块获取渔船位置信息经整理和变换格式后储存在FLASH存储芯片中，作为记录航迹，并可以通过无线方式实现数据的非接触读写，进行航迹数据读取，读写距离可达800m。在采用多种降低功耗措施后，可以在一节容量为19000mAh的锂电池供电的情况下实现长达6个月以上的航迹记录。还

2、具有体积小、造价低、免维护等优点，满足了渔政检查人员非登临渔船就可获取历史航迹记录和长记录周期的需求。关键词：航迹记录仪；渔船监控；低功耗；无线数据传输；单片机MSP430；全球定位系统doi：10．3969／j．issn．1007-9580．2011．06．009中图分类号：S972．7文献标识码：A文章编号：1007．9580(2011)06_041-04随着对海洋渔业资源开发利用的不断深入和环保意识的不断加强，国家对海洋渔业的监督管理也越来越重视，其中渔船的航迹是渔船监控的重要内容¨。2j。现代渔船配有GPS导航系统，一般具有记录航迹的功能。国内科研人

3、员对船舶航行数据记录仪进行了全面的研究，主要是通用的数据记录仪(VDR)，记录数据全面，数据保存可靠性极高，符合相关国际标准‘3。5j。但这些仪器不太适用于渔政监管，主要有以下几点原因：(1)一般依赖于船只自身的电源供电，容易被人为停止工作；(2)航迹的记录数据可被修改，难以保证数据的真实性；(3)要获得航迹数据需要登I临渔船读取，执法检查不便。为了保证数据的真实客观，防止人为的删除和改动，有必要配备一种不依赖于船电且具有防篡改功能的航迹记录设备：(1)可独立工作，不会被船上人操控停止工作；(2)安装后可以自动记录渔船的航迹和速度，记录时间可长达半年，可记载

4、渔船的一个捕捞季节的航迹数据；(3)需专用设备才能将数据读出，具有保密性和防篡改功能；(4)具有无线数据传输功能，当有渔政监督船只上的读取设备发出读取指令后，能够通过无线传输方式将记录的数据发送到渔监船，实现非登临检查，以降低执法的危险性。为满足以上要求，我们研制了一种低功耗航迹记录仪及配套的数据读取设备。1系统结构该设备分为渔船装载的航迹记录仪和渔政执法船装备的数据读取设备两部分。其中航迹记录仪(图1)由低功耗单片机、GPS接收模块、GPS接收天线、无线数据传输模块、数据传输天线、FLASH存储芯片构成和长效电源几部分组成。单片机定时读取GPS模块输出的经

5、纬度、时间和速度信息，并按一定的格式存储到FLASH存储器中。系统通讯和数据输出通过无线数据传输模块以非接触方式进行。这种方式具有数据读取方便、可实现遥控读取等优点。当无线数据传输模块收到指令信息时，单片机根据指令信息的内容做出相应动作，如修改读取GPS数据时间间隔，输出某段时间内的航迹记录信息等。系统采用电池供电方式，不必依赖外部电源。数据读取设备由无线数据传输模块构成的非接触数据读出单元和计算机组成。无线数据传输模块在电路上通过串口与计算机连接，通过串口收稿日期：2011-08-15修回日期：2011-10-08基金项目：国家“863”高技术研发计划项目

6、(2007AA092202)；中央级公益性科研院所基本业务费专项资金(2008M19)作者简介：戴阳(1969一)，男，副研究员，博士，主要从事海洋仪器与遥感探测方面研究。E—mail：daiyan969@163．corn万方数据42《渔业现代化》2011年第38卷第6期通讯软件与计算机进行数据传输，从而进行指令发送和数据接收，完成与航迹记录仪的数据通讯。计算机上安装有数据记录软件，用于记录从航迹记录仪接收到的渔船航迹数据，还可以配合电子GP：接收r／l厂夏i赢天线JI：：：：：：：．：2系统硬件设计海图，将航迹显示在电子海图上，以便于直观观察渔船作业区域。

7、该部分有比较成熟的软件支持，不是本文研究重点。下面主要讲述航迹记录仪部分。无线数据L卜一低功耗单片机传输模块I——下下F平下一FLASH存储器备用数据输入接口高容量长效电源图1渔船航迹记录仪系统结构原理图Fig．1Frameworkdiagramoffishingvesseltrackrecorder为使航迹记录仪能连续工作6个月以上，一方面采用大容量的一次性锂电池供电，该电池具有容量大、自放电小、寿命长等优点，另一方面，系统各个部件都要具有低功耗结构。各部分选择器件简介如下：2．1低功耗单片机MSP430F149低功耗单片机采用MPS430系列单片机旧j，

8、该单片机是美国德州仪器(TI)公司生产的16位单片机