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基于STM32的一种浮力调节装置

发布时间：2022-04-27T06:57:08.399Z来源：《工程管理前沿》2022年第1月1期作者：杜鹏

[导读]随着我国对海洋研究的不断深入，海洋数据的采集和监测也显得尤为重要

杜鹏

中国船舶集团有限公司第七一〇研究所，湖北宜昌443003

摘要：随着我国对海洋研究的不断深入，海洋数据的采集和监测也显得尤为重要，海洋垂直剖面测量平台是我国针对这一要求提出的

海洋高技术研究计划。浮力调节装置是海洋垂直剖面测量平台的关键装置，本文在分析了水下浮力调节技术发展现状的基础上，对油囊式

浮力调节装置进行了研究。该装置能够很好的适应海洋环境，具有重量轻、体积小和功耗低等优点。

关键词：STM32；浮力调节；测量

AbuoyancyadiustingdevicebasedonSTM32

DuPeng

（NO.710RDInstitute，CSSC，Yichang443003，China）

Abstract：

advantagesoflightweight,smallsizeandlowpowerconsumption.

Keywords:STM32;Buoyancyregulation;Measurement

0引言

浮力调节装置主要用于实现测量平台按给定要求上浮下潜，从而实现在不同深度海层收集所需要的信息和数据。

1系统组成

控制系统主要由CPU、通讯接口、RS232通信口、RS485通信口、I/O和驱动电路等组成，其组成示意图如图1所示。浮力调节装置的控

制单元模块通过通讯接口接收控制系统发出的控制指令，再经过计算分析后控制阀组件和电机进行动作，从而来实现油囊的充油和排油过

程，并且采用位移传感器通过RS485通信接口来进，行体积的实时监测，浮力控制到位后各个部件自动停止工作。

通讯接口用来接收控制系统发出的控制指令，并反馈浮力调节装置的控制状态数据给控制系统；RS485通信接口用来接收位移传感器监

测的实时数据，实现体积反馈控制；RS232通信口用于输出电机控制信号，并回收电机工作电压、工作电流、转速、扭矩等数据；I/O和驱

动电路用于控制各阀的开启和关闭。其系统框图如图1所示。

2硬件设计

2.1主控信号处理器

由于该浮力调节装置的低功耗要求，控制电路部分的CPU就需要选用低功耗的微处理器芯片，由ST（意法半导体）公司推出的基于

Cortex-M3内核的MCU-STM32就满足我们的设计要求，STM32系列微处理芯片的优点是功耗低、成本低、性能高，而且片上资源非常丰

富。

本电路中使用的应用较为成熟的ST公司的STM32F107嵌入式处理芯片，其主要特点如下。

髙性1)能、低功耗的32bit高效的RISC结构，

在72MHz2)时可以达到90MIPS速度。

内部自带3)程序存储器和数据存储器，无需扩展。

可在4)线编程和调试。

拥有5)7个个16位定时器/计数器。

拥有6)2个16通道12位的AD转换器。

拥有7)5个可编程USART。

拥有8)80个I/O。

具有大量外部和内部中断源。9)

内部电源监测及看门狗电路。10)

其他外围设备。11)

本系统中使用单片机的16位定时器、可编程异步串口以及外部中断。

主要完成各类供电信号、通信信号、I/O信号的转接。

2.2电源电路

姿控制板使用的工作电源为3.3V，其源极为锂电池提供的24V电源输入，通过图2所示的整流电路后，输入到图3所示的24V-3.3V电路。

2.3通讯电路

嵌入式处理器自带5个异步串口，本系统中使用其中4个UART0、UART1、UART2、UART4作为RS232通信串口，UART0用于感应耦

合通信，UART1用于测量仪器通信，UART2用于浮力调节电机控制器通信。2.3.1RS232接口设计

RS232通信接口如图4所示。

异