机器人数据采集系统设计分析论文

摘要：:AUV内部有着众多的传感器，这就需要建⽴⼀个数据采集系统，来进⾏传感器数据的采集、处理和传输，从⽽保证AUV整个电控系统的正常运⾏，完成⼯作命令。AUV数据采集系统基于DSP处理器，通过I2C通信协议与温湿度传感器和⽓压传感器进⾏数据的采集，并负责检测电压电流和舱体的泄露情况，最终通过CAN通信与⼯控机进⾏通信。

关键词：AUV；数据采集系统；DSP；传感器；CAN通信隐藏式水箱

众所周知，海洋蕴藏⼗分丰富的资源，需要我们去探测和开发，⽽⾃⽔下机器⼈在探测资源与资源开采中扮演者⼗分重要的⾓⾊。⾃主式⽔下机器⼈（AutonomousUnderwaterVehicles，简称AUV）是⽔下机器⼈的⼀个重要研究领域，在海洋资源探测和军事领域应⽤⼗分⼴泛。AUV在⽔下⼯作，其内部传感器采集传输的数据要保证其实时性和可靠性，建⽴⼀套完善的数据采集系统成为确保AUV在⽔下正常作业的⼀个重要任务。

⼀、总体设计

本⽂设计了⼀套可靠的AUV数据采集系统，在充分考虑了底层和程序算法等因素的影响，采取了成熟可靠的DSP控制⽅案，其运算能⼒强，兼容性好，稳定性⾼，有效的保证了数据的可靠。为保障数据的可靠性，降低数据误差，与传感器的通信采取I2C通信协议；为保障数据的实时性，与上位机的通信采取CAN通信⽅式，最终数据将会在岸基电脑界⾯上显⽰出来。

分度机构山东六旬大爷发明提物电梯⼆、硬件设计

（⼀）温湿度和⽓压数据的采集

本设计采⽤SHT75型温湿度传感器和MS5611-01BA03⽓压传感器。SHT75单芯⽚传感器是⼀款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。⽓压传感器是有IC总线接⼝的⾼分辨率⽓压传感器，它包

括了⼀个⾼线性度的压⼒传感器和⼀个超低功耗的24位模数转换器。DSP控制器通过I2C通信与传感器连接。

（⼆）电压电流采集

本设计通过LV25-P传感器和HXN50-P传感器分别采集电池的电压和电流数据。在LV25-P传感器中，待检测电压两端分别连接+HT和-HT，再给LV25-P传感器上电，上电电压Vc为15V，从M端⼝就可采集到待测电压值。⽽在LV25-P传感器中，待测电流从待测电流流⼊端。从流⼊待测电流流出端流出，供电端给定供电电压，最终从Output中采集到待测电流值。

（三）舱体泄露数据采集

AUV舱内的密封性是保证舱内电控系统正常运⾏的重要基础，⽽舱体泄露数据是判断AUV密封性最重要的依据。本设计将以⼀柔性印刷电路板固定舱体内部，通过电压⽐较器得到舱内是否进⽔数据，DSP控制器进⽽采集到泄露数据。

（四）CAN通信设计

CAN通信在DSP与AUV⼯控机的通信中占据了⾄关重要的作⽤，DSP将采集到的数据经过⼀系列处理，通过CAN通信传输到上层⼯控机上，最终在岸基界⾯上显⽰出各个数据值。CAN通信具有可靠性

⾼和实时性⾼的优点，并且通信距离长，最长可达10千⽶，速率最⾼可达1Mbps。本设计选⽤TI公司的CAN收发器，在⾼低引脚间加⼀120欧姆的匹配电阻，防⽌通信⼲扰。

三、软件设计

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如图1软件设计流程图所⽰，当程序运⾏时，DSP会通过I2C通讯协议向传感器发送启动时序命令，传感器接收到命令后开始⼯作，并将数据上传到DSP中；在DSP中对相关数据进⾏处理，并判断AUV电控系统是否正常⼯作，之后在检测到上位机发送的查询命令后，将数据通过CAN总线发送到上位机中。

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四、结论

本⽂介绍了⼀种可靠性⾼的⾃主式⽔下机器⼈数据采集系统设计，通过⼤量实验验证，发现本⽂设计的`系统在数据采集、存储和传输⽅⾯具有⾼可靠性和⾼实时性，以及抗⼲扰能⼒良好的优点，采集到数据误差⼩，满⾜AUV在⽔下正常⼯作的指标。在AUV的后续研发中，可以在本设计上继续加⼊新的数据采集点，具有良好的拓展性，⽽在DSP中移植嵌⼊式实时操作系统RTOS进⼀步提⾼它的实时性将是我们研究的重点。

参考⽂献

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[4]谢敏.基于CAN总线的智能温湿度检测系统设计[J],2009.06.

电渗析实验装置 [5]查智，卢海洋.运⽤PC104和分布式CAN总线的智能AUV设计[J].重庆理⼯⼤学学报;⾃然科学,2013(08):97-100.

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