[实用新型]水下观测网络控制电路

摘要

本实用新型公开一种水下观测网络控制电路，包括电源管理模块、微处理器电路模块、倾角传感器单元电路、模拟信号复用调理电路单元、SD卡存贮电路单元、UART接口电路单元和JLINK调试电路单元。电源管理模块包括5V电源转换电路、5V转±12V电源转换电路和3.3V电源转换电路。本实用新型设备通信扩展能力强，提供CMOS电平及RS232电平共5个UART串口，传输速度快，实时性强。不同节点之间通过ZigBee无线通信，网络容量大，可支持大范围水域的调查需求，设备功耗低，环境适应性强，设备处理速度快，功能强大。本实用新型采用高性能处理器，外扩多路AD、RS232串口、多路IO，支持高速大容量外设存贮。

主权项

水下观测网络控制电路，包括电源管理模块、微处理器电路模块、倾角传感器单元电路、模拟信号复用调理电路单元、SD卡存贮电路单元、UART接口电路单元和JLINK调试电路单元，所述的电源管理模块包括5V电源转换电路，5V转±12V电源转换电路和3.3V电源转换电路；其特征在于：5V电源转换电路包括第一接插件P1、第一极性电容C1、第二极性电容C2、第一二极管D1、第一电压转换芯片U1、第一发光二极管D2、第一电阻R1、第一电感L1，电压转换芯片U1的1脚与第一接插件P1的2脚、第一极性电容C1的正极连接；电压转换芯片U1的2脚与第一二极管D1的阴极、第一电感L1的一端连接；电压转换芯片U1的3脚、5脚与第一极性电容C1的负极、第一接插件P1的1脚连接并接地连接；电压转换芯片U1的4脚与第一电感L1的另一端、第二极性电容C2的正极、第一发光二极管D2的正极连接并作为5V电压输出端；第一发光二极管D2的负极与第一电阻R1的一端连接；第一电阻R1的另一端、第二极性电容C2的负极、第一二极管D1的正极均接地，第一电压转换芯片U1的型号采用LM25768；3.3V电源转换电路包括第二电压转换芯片U2、第三极性电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第二电感L2，第二电压转换芯片U2的1脚与第三极性电容C3的负极、第四电容C4的一端、第五电容C5的一端连接并接地；第二电压转换芯片U2的2脚与4脚、第三极性电容C3的正极、第四电容C4的另一端、第二电感L2的一端连接；第二电压转换芯片U2的3脚作为5V电压输出端；第二电感L2的另一端与第五电容C5的另一端连接并作为5V电压输出端，第二电压转换芯片U2的型号采用REG1117‑3.3；5V转±12V电路包括第二十一极性电容C21、第二十二极性电容C22、第二十三极性电容C23、第二十四电容C24、第二十五电容C25、电压转换模块U9，电压转换模块U9的1脚与第二十一极性电容C21的正极连接并作为5V电压输出端；电压转换模块U9的2脚接地连接；电压转换模块U9的7脚与第二十二极性电容C22的正极、第二十四电容C24的一端连接并作为+12V电压的输出端；电压转换模块U9的9脚与第二十三极性电容C23的负极、第二十五电容C25的一端连接并作为‑12V电压输出端；电压转换模块U9的10脚与第二十三极性电容C23的正极、第二十五电容C25的另一端连接并接地；第二十一极性电容C21的负极、第二十二极性电容C22的负极、第二十四电容C24的另一端均接地；微处理器电路模块包括微处理器芯片U3，第四发光二极管D4，第五发光二极管D5，第六发光二极管D6，第七发光二级管D7，第六电容C6，第七电容C7，第八电容C8，第九电容C9，第十电容C10，第十一电容C11，第十二电容C12，第十三电容C13，第十四电容C14，第十五电容C15，第十六电容C16，第十七电容C17，第十八电容C18，第十九电容C19，第二十电容C20，第四十二电容C42，第一晶振Y1，第二晶振Y2，第二电阻R2，第三电阻R3，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第十三电阻R13，第十四电阻R14，第十五电阻R15，第十六电阻R16，参考电源芯片U4，微处理器芯片U3的1脚与第四发光二极管D4的阴极连接；微处理器芯片U3的2脚与第五发光二极管D5的阴极连接；微处理器芯片U3的3脚与第六发光二极管D6的阴极连接；微处理器芯片U3的4脚与第七发光二级管D7的阴极连接；第四发光二极管D4的阳极与第五发光二极管D5的阳极、第六发光二极管D6的阳极、第七发光二级管D7的阳极连接并作为3.3V电压输出端；微处理器芯片U3的12脚与第一晶振Y1的2端和第六电容C6的一端连接；微处理器芯片U3的13脚与第一晶振Y1的1端和第七电容C7的一端连接；第六电容C6的另一端与第七电容C7的另一端连接并接地；微处理器芯片U3的14脚与第十电容C10的一端和第十一电阻R11的一端连接；第十电容C10的另一端接地；第十一电阻R11的另一端作为3.3V电压输出端；微处理器芯片U3的49脚与第八电容C8的一端连接；第八电容C8的另一端与第九电容C9的一端连接并接地；微处理器芯片U3的73脚与第九电容C9的另一端连接；微处理器芯片U3的94脚与第二电阻R2的一端连接；第二电阻R2的另一端接地；微处理器芯片U3的99脚与第三电阻R3的一端连接；第三电阻R3的另一端接地；微处理器芯片U3的74脚与27脚、10脚、20脚连接并接地；微处理器芯片U3的21脚与第十三电容C13的一端、第十二电阻R12的一端、参考电源芯片U4的阴极连接；第十二电阻R12的另一端作为3.3V电压输出端；第十三电容C13的另一端和参考电源芯片U4的阳极均接地；微处理器芯片U3的22脚与19脚、11脚、28脚、100脚、75脚、50脚连接并作为3.3V电压输出端；微处理器芯片U3的6脚与第四十二电容C42的一端、Bat的1脚连接；Bat的2脚和第四十二电容C42的另一端接地；微处理器芯片U3的9脚与第二晶振Y2的1端、第十二电容C12的一端连接；微处理器芯片U3的8脚与第二晶振Y2的2端、第十一电容C11的一端连接；第十一电容C11的另一端和第十二电容C12的另一端均接地；第十四电容C14的一端与第十五电容C15的一端、第十六电容C16的一端、第十七电容C17的一端、第十八电容C18的一端、第十九电容C19的一端、第二十电容C20的一端连接并作为3.3V电压输出端；第十四电容C14的另一端与第十五电容C15的另一端、第十六电容C16的另一端、第十七电容C17的另一端、第十八电容C18的另一端、第十九电容C19的另一端、第二十电容C20的另一端连接并接地，参考电源芯片U4的型号为LM4040AIM3‑2.5；微处理器芯片U3的型号为STM32F207；倾角传感器单元电路包括倾角传感器U13，第二十七电容C27，第四十电容C40，第四十一电容C41，第一运算放大器U11，第二运算放大器U12，第十七电阻R17，第十八电阻R18，第十九电阻R19，第二十电阻R20，倾角传感器U13的5脚与第二运算放大器U12的3脚连接；第二运算放大器U12的2脚与1脚、第十九电阻R19的一端连接；第二运算放大器U12的4脚接地；第二运算放大器U12的8脚与第四十电容C40的一端连接并作为5V电压输出端；第二运算放大器U12的5脚与第十九电阻R19的另一端、第二十电阻R20的一端连接；第二运算放大器U12的6脚与7脚、微处理器芯片U3的34脚连接；第二十电阻R20的另一端、第四十电容C40的另一端均接地；倾角传感器U13的6脚接地；倾角传感器U13的11脚与第一运算放大器U11的3脚连接；第一运算放大器U11的2脚与1脚、第十七电阻R17的一端连接；第一运算放大器U11的4脚接地；第一运算放大器U11的8脚与第二十七电容C27的一端连接并作为5V电压输出端；第一运算放大器U11的5脚与第十七电阻R17的另一端、第十八电阻R18的一端连接；第一运算放大器U11的6脚与7脚、微处理器芯片U3的35脚连接；第十八电阻R18的另一端和第二十七电容C27的另一端均接地；第一运算放大器U11的12脚与第四十一电容C41的一端连接；第四十一电容C41的另一端接地；第一运算放大器U11的其余脚架空，第一运算放大器U11的型号为SCA100T；模拟信号复用调理电路单元包括第十接插件P10，第二十六电容C26，第三十八电容C38，第三十九电容C39，第三二极管D3，模拟开关芯片U8，运算放大器芯片U10，第二十一电阻R21，第二十二电阻R22，模拟开关芯片U8的3脚与第三十八电容C38的一端连接并作为‑12V电压输出端；第三十八电容C38的另一端接地；模拟开关芯片U8的9脚与第十接插件P10的1脚连接；模拟开关芯片U8的10脚与第十接插件P10的3脚连接；模拟开关芯片U8的11脚与第十接插件P10的5脚连接；模拟开关芯片U8的12脚与第十接插件P10的7脚连接；模拟开关芯片U8的7脚与第十接插件P10的9脚连接；模拟开关芯片U8的6脚与第十接插件P10的11脚连接；模拟开关芯片U8的5脚与第十接插件P10的13脚连接；模拟开关芯片U8的4脚与第十接插件P10的15脚连接；模拟开关芯片U8的13脚与第三十九电容C39的一端连接并作为+12V电压输出端；第三十九电容C39的另一端接地；模拟开关芯片U8的2脚与微处理器芯片U3的29脚连接；模拟开关芯片U8的15脚与微处理器芯片U3的32脚连接；模拟开关芯片U8的16脚与微处理器芯片U3的31脚连接；模拟开关芯片U8的1脚与微处理器芯片U3的30脚连接；模拟开关芯片U8的8脚与第三二极管D3的阴极、运算放大器芯片U10的3脚连接；第三二极管D3的阳极接地；运算放大器芯片U10的2脚与1脚、第二十一电阻R21的一端连接；运算放大器芯片U10的4脚接地；运算放大器芯片U10的8脚与第二十六电容C26的一端连接并作为5V电压输出端；第二十六电容C26的另一端接地；模拟开关芯片U8的14脚接地；第二十一电阻R21的另一端与第二十二电阻R22的一端、运算放大器芯片U10的5脚连接；第二十二电阻R22的另一端接地；运算放大器芯片U10的6脚与7脚、微处理器芯片U3的33脚连接；第十接插件P10的2脚与4脚、6脚、8脚、10脚、12脚、14脚、16脚连接并接地，模拟开关芯片U8的型号为MAX308CSE；SD卡存贮电路单元包括第四十三电容C43，第二十五电阻R25，第二十六电阻R26，第二十七电阻R27，第二十八电阻R28，第二十九电阻R29，第三十电阻R30，SD卡插座U7，SD卡插座U7的1脚与第三十电阻R30的一端、微处理器芯片U3的78脚连接；SD卡插座U7的2脚与第二十九电阻R29的一端、微处理器芯片U3的79脚连接；SD卡插座U7的3脚与第二十八电阻R28的一端、微处理器芯片U3的83脚连接；SD卡插座U7的4脚与第四十三电容C43的一端连接；第四十三电容C43的另一端接地；SD卡插座U7的5脚与第二十五电阻R25的一端、微处理器芯片U3的80脚连接；SD卡插座U7的6脚接地；SD卡插座U7的7脚与第二十六电阻R26的一端、微处理器芯片U3的65脚连接；SD卡插座U7的8脚与第二十七电阻R27的一端、微处理器芯片U3的66脚连接；SD卡插座U7的9脚接地；第二十五电阻R25的另一端与第二十六电阻R26的另一端、第二十七电阻R27的另一端连接并作为3.3V电压输出端，SD卡插座U7的型号为MicroSD；UART接口电路单元包括第二十八电容C28，第二十九电容C29，第三十电容C30，第三十一电容C31，第三十二电容C32，第三十三电容C33，第三十四电容C34，第三十五电容C35，第三十六电容C36，第三十七电容C37，第一UART电平转换芯片U5，第二UART电平转换芯片U6，第三接插件P3，第四接插件P4，第五接插件P5，第一UART电平转换芯片U5的1脚与第二十八电容C28的一端连接；第一UART电平转换芯片U5的3脚与第二十八电容C28的另一端连接；第一UART电平转换芯片U5的4脚与第二十九电容C29的一端连接；第一UART电平转换芯片U5的5脚与第二十九电容C29的一端连接；第一UART电平转换芯片U5的11脚与微处理器芯片U3的23脚连接；第一UART电平转换芯片U5的10脚与微处理器芯片U3的25脚连接；第一UART电平转换芯片U5的12脚与微处理器芯片U3的24脚连接；第一UART电平转换芯片U5的9脚与微处理器芯片U3的26脚连接；第一UART电平转换芯片U5的16脚与第三十一电容C31的一端连接并作为3.3V电压输出端；第一UART电平转换芯片U5的2脚与第三十电容C30的一端连接；第三十电容C30的另一端与第三十一电容C31的另一端连接并接地；第一UART电平转换芯片U5的14脚与第四接插件P4的2脚连接；第一UART电平转换芯片U5的7脚与第四接插件P4的6脚连接；第一UART电平转换芯片U5的13脚与第四接插件P4的1脚连接；第一UART电平转换芯片U5的8脚与第四接插件P4的5脚连接；第一UART电平转换芯片U5的6脚与第三十二电容C32的一端连接；第三十二电容C32的另一端、第一UART电平转换芯片U5的15脚、第四接插件P4的剩余脚均接地；第二UART电平转换芯片U6的1脚与第三十三电容C33的一端连接；第二UART电平转换芯片U6的3脚与第三十三电容C33的另一端连接；第二UART电平转换芯片U6的4脚与第三十四电容C34的一端连接；第二UART电平转换芯片U6的5脚与第三十四电容C34的另一端连接；第二UART电平转换芯片U6的11脚与微处理器芯片U3的55脚连接；第二UART电平转换芯片U6的10脚与微处理器芯片U3的63脚连接；第二UART电平转换芯片U6的12脚与微处理器芯片U3的56脚连接；第二UART电平转换芯片U6的9脚与微处理器芯片U3的64脚连接；第二UART电平转换芯片U6的16脚与第三十六电容C36的一端连接并作为3.3V电压输出端；第二UART电平转换芯片U6的2脚与第三十五电容C35的一端连接；第三十五电容C35的另一端与第三十六电容C36的另一端连接并接地；第二UART电平转换芯片U6的14脚与第五接插件P5的5脚连接；第二UART电平转换芯片U6的7脚与第五接插件P5的1脚连接；第二UART电平转换芯片U6的13脚与第五接插件P5的6脚连接；第二UART电平转换芯片U6的8脚与第五接插件P5的2脚连接；第二UART电平转换芯片U6的6脚与第三十七电容C37的一端连接；第三十七电容C37的另一端、第二UART电平转换芯片U6的15脚、第五接插件P5的剩余脚均接地；第三接插件P3的1脚与微处理器芯片U3的93脚连接；第三接插件P3的2脚与微处理器芯片U3的92脚连接；第三接插件P3的3脚接地，第一UART电平转换芯片U5的型号为MAX3232CSE，第二UART电平转换芯片U6的型号为MAX3232CSE；JLINK调试电路单元包括第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第九电阻R9，第十电阻R10，第二接插件P2，第二接插件P2的1脚和2脚均作为3.3V电压输出端；第二接插件P2的3脚与微处理器芯片U3的90脚、第七电阻R7的一端连接；第二接插件P2的5脚与微处理器芯片U3的77脚、第六电阻R6的一端连接；第二接插件P2的7脚与微处理器芯片U3的72脚、第五电阻R5的一端连接；第二接插件P2的9脚与微处理器芯片U3的76脚、第八电阻R8的一端连接；第二接插件P2的13脚与微处理器芯片U3的89脚、第四电阻R4的一端连接；第二接插件P2的15脚为复位脚；第二接插件P2的17脚与第九电阻R9的一端连接；第二接插件P2的19脚与第十电阻R10的一端连接；第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的另一端、第七电阻R7的另一端连接并作为3.3V电压输出端；第八电阻R8的另一端与第九电阻R9的另一端、第十电阻R10的另一端连接并接地；第二接插件P2的4脚与6脚、8脚、10脚、12脚、14脚、16脚、18脚、20脚连接并接地；第二接插件P2的11脚架空；微处理器芯片U3的剩余引脚均架空。