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一种深海传感器数据的网口传输电路   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2017-06-30
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2017-12-05
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-08-12
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2037-06-30
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201710523994.9 申请日 2017-06-30
公开/公告号 CN107342953B 公开/公告日 2022-08-12
授权日 2022-08-12 预估到期日 2037-06-30
申请年 2017年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 H04L49/90H04L49/40H04N7/18H04L12/02 主分类号 H04L49/90
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 0
权利要求数量 1 非专利引证数量 1
引用专利数量 1 被引证专利数量 0
非专利引证 1、2013.11.07CN 102970095 A,2013.03.13CN 104895611 A,2015.09.09CN 103605308 A,2014.02.26CN 104090242 A,2014.10.08章雪挺,翁大平,刘敬彪,沈张一.一种海洋传感器的电力线载波数据采集传输系统《.传感器与微系统》.2015,第34卷(第2期),第88-91页. 邹晓康等.基于STM32的有感直流无刷电机控制器《.微型机与应用》.2016,(第14期),;
引用专利 US2013298101A 被引证专利
专利权维持 5 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 章雪挺、王周、许欢 第一发明人 章雪挺
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
杜军
摘要
本发明公开了一种深海传感器数据的网口传输电路,包括电源电路、传感器数据传输电路、数据存储电路、信号滤波电路和主控电路。本发明的外围电路简单,功耗低,成本低,集成性高和性能优秀,终目标是将其集成到海洋移动勘探平台中或深海环境观测网络中。在电源分支中,前级电源采用DC/DC来增加电源的工作效率,后级电源利用线性电源来降低电源的纹波与噪声,为后续电路提供了稳定可靠、高效的电压。电路正常工作时,工作电流约为60mA,由此可见实现了低功耗的目的。在信号滤波电路中,选择了极低噪声的运放芯片来提高测量数据的准确性。
  • 摘要附图
    一种深海传感器数据的网口传输电路
  • 说明书附图:图1
    一种深海传感器数据的网口传输电路
  • 说明书附图:图2
    一种深海传感器数据的网口传输电路
  • 说明书附图:图3
    一种深海传感器数据的网口传输电路
  • 说明书附图:图4
    一种深海传感器数据的网口传输电路
  • 说明书附图:图5
    一种深海传感器数据的网口传输电路
  • 说明书附图:图6
    一种深海传感器数据的网口传输电路
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-08-12 授权
2 2017-12-05 实质审查的生效 IPC(主分类): H04L 12/861 专利申请号: 201710523994.9 申请日: 2017.06.30
3 2017-11-10 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种深海传感器数据的网口传输电路,其特征在于,包括:电源电路、传感器数据传输电路、数据存储电路、信号滤波电路、主控电路;
电源电路,包括:+5V输出电源电路和+3.3V输出电源电路;电源电路负责提供后续电路提供纹波较小的5V和3.3V;其中+5V为缓冲电压,+3.3V为主控芯片和网口驱动芯片供电;
+5V输出电源电路,包括:第一非极性电容C1、第二非极性电容C2、第三非极性电容C3、第四非极性电容C4、第一极性电容Cp1、第二极性电容Cp2、第三极性电容Cp3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一肖特基二极管D1、第二肖特基二极管D2、第一电感L1、第一开关电源IC1;所述的第一开关电源IC1型号为TPS5420;
输入电源正极接入P2的1号引脚与第一肖特基二极管D1的阳极连接,输入电源负极接入P2的2号引脚并接地;第一肖特基二极管D1的阴极与第一极性电容Cp1的正极、第一非极性电容C1的一端、第二非极性电容C2的一端、第一开关电源IC1的7脚连接;第一极性电容Cp1的负极与第一非极性电容C1的另一端、第二非极性电容C2的另一端、第一开关电源IC1的6脚、第二电阻R2的一端、第二极性电容Cp2的负极、第三极性电容Cp3的负极、第四非极性电容C4的一端连接并接地;第一开关电源IC1的1脚与第三非极性电容C3的一端连接,第三非极性电容C3的另一端与第一开关电源IC1的8脚、第一电感L1的一端、第二肖特基二极管D2的阴极连接;第一电感L1的另一端与第一电阻R1的一端、第二极性电容Cp2的正极、第三极性电容Cp3的正极、第四非极性电容C4的另一端、第三电阻R3的一端连接;第一开关电源IC1的4脚与第一电阻R1的另一端、第二电阻R2另一端连接;第一开关电源IC1的5脚、3脚、2脚皆架空;
+3.3V输出电源电路,包括:第五非极性电容C5、第四极性电容Cp4、第四电阻R4、第五电阻R5、第一发光二极管LED1、第二开关电源芯片IC2;所述的第二开关电源芯片IC2型号为AMS117‑3.3;
第二开关电源芯片IC2的3脚与第三电阻R3的另一端连接;第二开关电源芯片IC2的1脚与第四极性电容Cp4的负极、第五非极性电容C5的一端、第一发光二极管LED1的阴极连接并接地,第一发光二极管LED1的阳极与第四电阻R4的一端连接;第二开关电源芯片IC2的2脚与第二开关电源芯片IC2的4脚、第四极性电容Cp4的正极、第五非极性电容C5的另一端、第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的一端连接;第五电阻R5的另一端输出3.3V;
传感器数据传输电路,包括:第六非极性电容C6、第七非极性电容C7、第八非极性电容C8、第九非极性电容C9、第十非极性电容C10、第十一非极性电容C11、第十二非极性电容C12、第十三非极性电容C13、第十四非极性电容C14、第十五非极性电容C15、第十六非极性电容C16、第十七非极性电容C17、第五极性电容Cp5、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、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、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、第一开关K1、网络接口P1、有源晶振IC4、网口驱动芯片IC3;所述的网口驱动芯片IC3的型号为DP83848;
第七电阻R7的一端与网口驱动芯片IC3的2脚连接,第八电阻R8的一端与接网口驱动芯片IC3的3脚连接,第九电阻R9的一端与网口驱动芯片IC3的4脚连接;第十电阻R10的一端接输出电源3.3V,第十电阻R10的另一端与第十一电阻R11的一端、网口驱动芯片IC3的40脚连接;第十二电阻R12的一端与网口驱动芯片IC3的43脚连接,第十三电阻R13的一端与网口驱动芯片IC3的44脚连接;第十四电阻R14的一端与网口驱动芯片IC3的39脚连接,第十四电阻R14的另一端接输出电源3.3V;第十五电阻R15的一端与第十六电阻R16的一端、网口驱动芯片IC3的30脚连接;第十六电阻R16的另一端接输出电源3.3V;第六电阻R6的一端与第六非极性电容C6的一端、第一开关K1的一端、网口驱动芯片IC3的29脚连接;第六非极性电容C6的另一端与第一开关K1的另一端连接并接地;第十七电阻R17的一端与第十八电阻R18的一端、网口驱动芯片IC3的7脚连接,第十八电阻R18的另一端接输出电源3.3V;晶振IC4的4脚与第七非极性电容C7的一端连接并接输出电源3.3V;第七非极性电容C7的另一端接地;晶振IC4的1脚架空,晶振IC4的2脚接地;晶振IC4的3脚与第十九电阻R19的一端连接,第十九电阻R19的另一端与网口驱动芯片IC3的34脚连接;网口驱动芯片IC3的25脚作为一个频率测试点;第二十电阻R20的一端与网口驱动芯片IC3的24脚连接,第二十电阻R20的另一端接地;第八非极性电容C8的一端与第九非极性电容C9的一端、第十非极性电容C10的一端、第五极性电容Cp5的正极、网口驱动芯片IC3的37脚、网口驱动芯片IC3的18脚、网口驱动芯片IC3的23脚连接;第八非极性电容C8的另一端与第九非极性电容C9的另一端、第十非极性电容C10的另一端、第五极性电容Cp5的负极连接并接地;网口驱动芯片IC3的17脚与第二十一电阻R21的一端、网络接口P1的1脚连接;第二十一电阻R21的另一端与第二十二电阻R22的一端、第十一非极性电容C11的一端连接并接输出电源3.3V;第十一非极性电容C11的另一端接地;网口驱动芯片IC3的16脚与第二十二电阻R22的另一端、网络接口P1的2脚连接;网口驱动芯片IC3的14脚与第二十三电阻R23的一端、网络接口P1的3脚连接;第二十三电阻R23的另一端与第二十四电阻R24的一端、第十二非极性电容C12的一端连接并接输出电源
3.3V;第十二非极性电容C12的另一端接地;网口驱动芯片IC3的13脚与第二十四电阻R24的另一端、网络接口P1的6脚连接;网络接口P1的9脚和12脚接输出电源3.3V;网络接口P1的4脚与网络接口P1的5脚、第十三非极性电容C13的一端、第十四非极性电容C14的一端连接并接;第十三非极性电容C13的另一端与第十四非极性电容C14的另一端、网络接口P1的13脚连接并接地;第二十五电阻R25的一端与网口驱动芯片IC3的26脚连接,第二十五电阻R25的另一端与网络接口P1的10脚连接;第二十六电阻R26的一端与网口驱动芯片IC3的28脚连接,第二十六电阻R26的另一端与网络接口P1的11脚连接;第二十七电阻R27的一端与网口驱动芯片IC3的21脚连接,第二十七电阻R27的另一端接输出电源3.3V;第二十八电阻R28的一端与网口驱动芯片IC3的20脚连接,第二十八电阻R28的另一端接输出电源3.3V;网口驱动芯片IC3的22脚、32脚、48脚与第十五非极性电容C15的一端、第十六非极性电容C16的一端、第十七非极性电容C17的一端连接并接输出电源3.3V;第十五非极性电容C15的另一端与第十六非极性电容C16的另一端、第十七非极性电容C17的另一端连接并接地;网口驱动芯片IC3的19脚,15脚,35脚,47脚,36脚连接并接地;
传感器数据存储电路,包括:第十八非极性电容C18、第十九非极性电容C19、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、SD卡槽TF1;
第十八非极性电容C18的一端接地,第十八非极性电容C18的另一端与第二十九电阻R29的一端、第三十电阻R30的一端、第三十一电阻R31的一端、第三十二电阻R32的一端连接并接输出电源3.3V;第二十九电阻R29的另一端与SD卡槽TF1的2脚连接,第三十电阻R30的另一端与SD卡槽TF1的3脚连接,第三十一电阻R31的另一端与SD卡槽TF1的5脚连接,第三十二电阻R32的另一端与SD卡槽TF1的7脚连接;第十九非极性电容C19的一端与SD卡槽TF1的4脚连接并接输出电源3.3V;第十九非极性电容C19的另一端与SD卡槽TF1的6脚连接并接地;
SD卡槽TF1的1脚、8脚、9脚皆架空;
传感器数据滤波电路,包括:第二十非极性电容C20、第二十一非极性电容C21、第二十二非极性电容C22、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第一运算放大器芯片IC5、第二运算放大器芯片IC6;所述的第一运算放大器芯片IC5的型号为OPA2376,第二运算放大器芯片IC6的型号为OPA376;
第一运算放大器芯片IC5的8脚与第二十非极性电容C20的一端连接并接输出电源
3.3V;第二十非极性电容C20的另一端接地;第一运算放大器芯片IC5的2脚与第一运算放大器芯片IC5的1脚、第三十四电阻R34的一端连接;第一运算放大器芯片IC5的3脚与第三十三电阻R33的一端连接;第一运算放大器芯片IC5的4脚接地;第三十四电阻R34的另一端与第三十五电阻R35的一端、第二十一非极性电容C21的一端连接;第二运算放大器芯片IC6的6脚与第二运算放大器芯片IC6的7脚、第二十一非极性电容C21的另一端连接;第二运算放大器芯片IC6的5脚与第三十五电阻R35的另一端、第二十二非极性电容C22的一端连接;第二十二非极性电容C22的另一端接地;
主控电路,包括:第二十三非极性电容C23、第二十四非极性电容C24、第二十五非极性电容C25、第二十六非极性电容C26、第二十七非极性电容C27、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、晶振Y1、第二开关K2、主控芯片IC5;所述的主控芯片IC5型号为STM32F407VET6;
主控芯片IC5的24脚与网口驱动芯片IC3的34脚连接,主控芯片IC5的25脚与第十五电阻R15的另一端连接,主控芯片IC5的32脚与第十一电阻R11的另一端连接;主控芯片IC5的
35脚与第十七电阻R17的另一端连接;主控芯片IC5的48脚与第七电阻R7的另一端连接,主控芯片IC5的51脚与第八电阻R8的另一端连接,主控芯片IC5的52脚与第九电阻R9的另一端连接;主控芯片IC5的12脚与晶振Y1的一端、第二十三非极性电容C23的一端连接;主控芯片IC5的13脚与晶振Y1的另一端、第二十四非极性电容C24的一端连接;第二十三非极性电容C23的另一端与第二十四非极性电容C24的另一端连接并接地;主控芯片IC5的21脚与主控芯片IC5的22脚连接并接输出电源3.3V;主控芯片IC5的50脚、75脚、100脚、28脚、11脚、19脚连接并接输出电源3.3V;主控芯片IC5的49脚与第二十五非极性电容C25的一端连接;主控芯片IC5的73脚与第二十六非极性电容C26的一端连接;第二十五非极性电容C25的另一端与第二十六非极性电容C26的另一端连接并接地;主控芯片IC5的16脚与网口驱动芯片IC3的31脚连接;主控芯片IC5的33脚与第十二电阻R12的另一端连接,主控芯片IC5的34脚与第十三电阻R13的另一端连接;主控芯片IC5的41脚与SD卡槽TF1的2脚连接,主控芯片IC5的42脚与SD卡槽TF1的3脚连接,主控芯片IC5的43脚与SD卡槽TF1的5脚连接,主控芯片IC5的44脚与SD卡槽TF1的7脚连接;主控芯片IC5的14脚与第二十七非极性电容C27的一端、第三十六电阻R36的一端、第二开关K2的一端连接;第三十六电阻R36的另一端接输出电源3.3V;第二十七非极性电容C27的另一端与第二开关K2的另一端连接并接地;主控芯片IC5的94脚与第三十七电阻R37的一端连接,第三十七电阻R37的另一端接地;主控芯片IC5的20脚、99脚、
74脚、27脚、10脚连接并接地;主控芯片IC5中未提到的脚皆架空。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于海底数据传输技术领域,具体涉及一种微型的海底多传感器大数据传输和存储电路。

背景技术

[0002] 21世纪的到来,由于陆地资源的日益枯竭和日益增长的能耗需求,人类的探索中心逐渐从陆地转到海洋世界。近年来,深海勘探技术蓬勃发展。现如今在深海海洋环境的地质勘探中,多传感器搭载在水下载体上协同作业观测以分析获得更为精准的勘探结果,这样的做法越来越成为深海探索的一种趋势。其中多传感器包括温度传感器,浊度传感器、深度传感器和磁力计等。随着平台搭载的传感器数量的增多,平台定期所产生的观测数据也在不断增加,尤其是使用摄像头观测。因此对于水下实时观测信息的传输来说,网络传输技术可以满足大数据传输的需求。
[0003] 21世纪初,随着各个海洋强国纷纷制定或调整海洋发展战略计划和科技政策,以确保在海洋竞争中占据先机,多个国家和地区相继投入巨资建立了深海环境观测网络,对海洋进行实时原位观测随时接收海底的信息。美国、欧洲、日本等国家和地区在海底观测网络的建设方面已经先行一步,取得了可喜进展,主要包括日本ARENA计划、加拿大VENUS计划、美国夏威夷H2O计划、LEO‑15生态环境海底观测站等。在一批科学家的呼吁和建议之下,我国也有了建设属于自己的海底观测网的设想。2011年,同济大学东海海底观测网项目被列为上海市”十二五”科技发展计划。在真正实施海底观测网铺设之前,一些关键问题、关键技术有待去解决和攻克。《海底长期观测网络试验节点关键技术》项目紧密配合我国对深海长期探测的迫切需要,开展海底长期观测网络试验节点组网关键技术研究。为了降低海底长期观测网数据传输技术的成本,保证观测平台长时间可靠地进行水下信息采集和快速传递,小体积、低成本大数据传输电路的研制显得十分重要。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术的不足,提出了一种深海传感器数据的网口传输电路,包括:电源电路、传感器数据传输电路、数据存储电路、信号滤波电路、主控电路;
[0005] 电源电路包括:+5V输出电源电路和+3.3V输出电源电路;电源电路负责提供后续电路提供纹波较小的5V和3.3V;其中+5V为缓冲电压,+3.3V为主控芯片和网口驱动芯片供电;
[0006] +5V输出电源电路,包括:第一非极性电容C1、第二非极性电容C2、第三非极性电容C3、第四非极性电容C4、第一极性电容Cp1、第二极性电容Cp2、第三极性电容Cp3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一肖特基二极管D1、第二肖特基二极管D2、第一电感L1、第一开关电源IC1;所述的第一开关电源IC1型号为TPS5420;
[0007] 输入电源正极接入接插件的1号引脚与第一肖特基二极管D1的阳极连接,输入电源负极接入接插件的2号引脚并接地;第一肖特基二极管D1的阴极与第一极性电容Cp1的正极、第一非极性电容C1的一端、第二非极性电容C2的一端、第一开关电源IC1的7脚连接;第一极性电容Cp1的负极与第一非极性电容C1的另一端、第二非极性电容C2的另一端、第一开关电源IC1的6脚、第二电阻R2的一端、第二极性电容Cp2的负极、第三极性电容Cp3的负极、第四非极性电容C4的一端连接并接地;第一开关电源IC1的1脚与第三非极性电容C3的一端连接,第三非极性电容C3的另一端与第一开关电源IC1的8脚、第一电感L1的一端、第二肖特基二极管D2的阴极连接;第一电感L1的另一端与第一电阻R1的一端、第二极性电容Cp2的正极、第三极性电容Cp3的正极、第四非极性电容C4的另一端、第三电阻R3的一端连接;第一开关电源IC1的4脚与第一电阻R1的另一端、第二电阻R2另一端连接;第一开关电源IC1的5脚、3脚、2脚皆架空;
[0008] +3.3V输出电源电路,包括:第五非极性电容C5、第四极性电容Cp4、第四电阻R4、第五电阻R5、第一发光二极管LED1、第二开关电源芯片IC2;所述的第二开关电源芯片IC2型号为AMS117‑3.3;
[0009] 第二开关电源芯片IC2的3脚与第三电阻R3的另一端连接;第二开关电源芯片IC2的1脚与第四极性电容Cp4的负极、第五非极性电容C5的一端、第一发光二极管LED1的阴极连接并接地,第一发光二极管LED1的阳极与第四电阻R4的一端连接;第二开关电源芯片IC2的2脚与第二开关电源芯片IC2的4脚、第四极性电容Cp4的正极、第五非极性电容C5的另一端、第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的一端连接;第五电阻R5的另一端输出3.3V;
[0010] 传感器数据传输电路,包括:第六非极性电容C6、第七非极性电容C7、第八非极性电容C8、第九非极性电容C9、第十非极性电容C10、第十一非极性电容C11、第十二非极性电容C12、第十三非极性电容C13、第十四非极性电容C14、第十五非极性电容C15、第十六非极性电容C16、第十七非极性电容C17、第五极性电容Cp5、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、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、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、第一开关K1、网络接口P1、有源晶振IC4、网口驱动芯片IC3;所述的网口驱动芯片IC3的型号为DP83848;
[0011] 第七电阻R7的一端与网口驱动芯片IC3的2脚连接,第八电阻R8的一端与接网口驱动芯片IC3的3脚连接,第九电阻R9的一端与网口驱动芯片IC3的4脚连接;第十电阻R10的一端接输出电源3.3V,第十电阻R10的另一端与第十一电阻R11的一端、网口驱动芯片IC3的40脚连接。第十二电阻R12的一端与网口驱动芯片IC3的43脚连接,第十三电阻R13的一端与网口驱动芯片IC3的44脚连接;第十四电阻R14的一端与网口驱动芯片IC3的39脚连接,第十四电阻R14的另一端接输出电源3.3V;第十五电阻R15的一端与第十六电阻R16的一端、网口驱动芯片IC3的30脚连接;第十六电阻R16的另一端接输出电源3.3V;第六电阻R6的一端与第六非极性电容C6的一端、第一开关K1的一端、网口驱动芯片IC3的29脚连接;第六非极性电容C6的另一端与第一开关K1的另一端连接并接地;第十七电阻R17的一端与第十八电阻R18的一端、网口驱动芯片IC3的7脚连接,第十八电阻R18的另一端接输出电源3.3V;晶振IC4的4脚与第七非极性电容C7的一端连接并接输出电源3.3V;第七非极性电容C7的另一端接地;
晶振IC4的1脚架空,晶振IC4的2脚接地;晶振IC4的3脚与第十九电阻R19的一端连接,第十九电阻R19的另一端与网口驱动芯片IC3的34脚连接;网口驱动芯片IC3的25脚作为一个频率测试点;第二十电阻R20的一端与网口驱动芯片IC3的24脚连接,第二十电阻R20的另一端接地;第八非极性电容C8的一端与第九非极性电容C9的一端、第十非极性电容C10的一端、第五极性电容Cp5的正极、网口驱动芯片IC3的37脚、网口驱动芯片IC3的18脚、网口驱动芯片IC3的23脚连接;第八非极性电容C8的另一端与第九非极性电容C9的另一端、第十非极性电容C10的另一端、第五极性电容Cp5的负极连接并接地;网口驱动芯片IC3的17脚与第二十一电阻R21的一端、网络接口P1的1脚连接;第二十一电阻R21的另一端与第二十二电阻R22的一端、第十一非极性电容C11的一端连接并接输出电源3.3V;第十一非极性电容C11的另一端接地;网口驱动芯片IC3的16脚与第二十二电阻R22的另一端、网络接口P1的2脚连接;
网口驱动芯片IC3的14脚与第二十三电阻R23的一端、网络接口P1的3脚连接;第二十三电阻R23的另一端与第二十四电阻R24的一端、第十二非极性电容C12的一端连接并接输出电源
3.3V;第十二非极性电容C12的另一端接地;网口驱动芯片IC3的13脚与第二十四电阻R24的另一端、网络接口P1的6脚连接;网络接口P1的9脚和12脚接输出电源3.3V;网络接口P1的4脚与网络接口P1的5脚、第十三非极性电容C13的一端、第十四非极性电容C14的一端连接并接;第十三非极性电容C13的另一端与第十四非极性电容C14的另一端、网络接口P1的13脚连接并接地;第二十五电阻R25的一端与网口驱动芯片IC3的26脚连接,第二十五电阻R25的另一端与网络接口P1的10脚连接;第二十六电阻R26的一端与网口驱动芯片IC3的28脚连接,第二十六电阻R26的另一端与网络接口P1的11脚连接;第二十七电阻R27的一端与网口驱动芯片IC3的21脚连接,第二十七电阻R27的另一端接输出电源3.3V;第二十八电阻R28的一端与网口驱动芯片IC3的20脚连接,第二十八电阻R28的另一端接输出电源3.3V;网口驱动芯片IC3的22脚、32脚、48脚与第十五非极性电容C15的一端、第十六非极性电容C16的一端、第十七非极性电容C17的一端连接并接输出电源3.3V;第十五非极性电容C15的另一端与第十六非极性电容C16的另一端、第十七非极性电容C17的另一端连接并接地;网口驱动芯片IC3的19脚,15脚,35脚,47脚,36脚连接并接地;
[0012] 传感器数据存储电路,包括:第十八非极性电容C18、第十九非极性电容C19、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、SD卡槽TF1;
[0013] 第十八非极性电容C18的一端接地,第十八非极性电容C18的另一端与第二十九电阻R29的一端、第三十电阻R30的一端、第三十一电阻R31的一端、第三十二电阻R32的一端连接并接输出电源3.3V;第二十九电阻R29的另一端与SD卡槽TF1的2脚连接,第三十电阻R30的另一端与SD卡槽TF1的3脚连接,第三十一电阻R31的另一端与SD卡槽TF1的5脚连接,第三十二电阻R32的另一端与SD卡槽TF1的7脚连接;第十九非极性电容C19的一端与SD卡槽TF1的4脚连接并接输出电源3.3V;第十九非极性电容C19的另一端与SD卡槽TF1的6脚连接并接地;SD卡槽TF1的1脚、8脚、9脚皆架空;
[0014] 传感器数据滤波电路,包括:第二十非极性电容C20、第二十一非极性电容C21、第二十二非极性电容C22、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第一运算放大器芯片IC5、第二运算放大器芯片IC6;所述的第一运算放大器芯片IC5的型号为OPA2376,第二运算放大器芯片IC6的型号为OPA376;
[0015] 第一运算放大器芯片IC5的8脚与第二十非极性电容C20的一端连接并接输出电源3.3V;第二十非极性电容C20的另一端接地;第一运算放大器芯片IC5的2脚与第一运算放大器芯片IC5的1脚、第三十四电阻R34的一端连接;第一运算放大器芯片IC5的3脚与第三十三电阻R33的一端连接,第三十三电阻R33的另一端作为传感器数据输入;第一运算放大器芯片IC5的4脚接地;第三十四电阻R34的另一端与第三十五电阻R35的一端、第二十一非极性电容C21的一端连接;第二运算放大器芯片IC6的6脚与第二运算放大器芯片IC6的7脚、第二十一非极性电容C21的另一端连接;第二运算放大器芯片IC6的5脚与第三十五电阻R35的另一端、第二十二非极性电容C22的一端连接;第二十二非极性电容C22的另一端接地;
[0016] 主控电路,包括:第二十三非极性电容C23、第二十四非极性电容C24、第二十五非极性电容C25、第二十六非极性电容C26、第二十七非极性电容C27、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、晶振Y1、第二开关K2、主控芯片IC5;所述的主控芯片IC5型号为STM32F407VET6;
[0017] 主控芯片IC5的24脚与网口驱动芯片IC3的34脚连接,主控芯片IC5的25脚与第十五电阻R15的另一端连接,主控芯片IC5的32脚与第十一电阻R11的另一端连接;主控芯片IC5的35脚与第十七电阻R17的另一端连接;主控芯片IC5的48脚与第七电阻R7的另一端连接,主控芯片IC5的51脚与第八电阻R8的另一端连接,主控芯片IC5的52脚与第九电阻R9的另一端连接;主控芯片IC5的12脚与晶振Y1的一端、第二十三非极性电容C23的一端连接;主控芯片IC5的13脚与晶振Y1的另一端、第二十四非极性电容C24的一端连接;第二十三非极性电容C23的另一端与第二十四非极性电容C24的另一端连接并接地;主控芯片IC5的21脚与主控芯片IC5的22脚连接并接输出电源3.3V;主控芯片IC5的50脚、75脚、100脚、28脚、11脚、19脚连接并接输出电源3.3V;主控芯片IC5的6脚与第二运算放大器芯片IC6的7脚连接;主控芯片IC5的49脚与第二十五非极性电容C25的一端连接;主控芯片IC5的73脚与第二十六非极性电容C26的一端连接;第二十五非极性电容C25的另一端与第二十六非极性电容C26的另一端连接并接地;主控芯片IC5的16脚与网口驱动芯片IC3的31脚连接;主控芯片IC5的33脚与第十二电阻R12的另一端连接,主控芯片IC5的34脚与第十三电阻R13的另一端连接;主控芯片IC5的41脚与SD卡槽TF1的2脚连接,主控芯片IC5的42脚与SD卡槽TF1的3脚连接,主控芯片IC5的43脚与SD卡槽TF1的5脚连接,主控芯片IC5的44脚与SD卡槽TF1的7脚连接;主控芯片IC5的14脚与第二十七非极性电容C27的一端、第三十六电阻R36的一端、第二开关K2的一端连接;第三十六电阻R36的另一端接输出电源3.3V;第二十七非极性电容C27的另一端与第二开关K2的另一端连接并接地;主控芯片IC5的94脚与第三十七电阻R37的一端连接,第三十七电阻R37的另一端接地;主控芯片IC5的20脚、99脚、74脚、27脚、10脚连接并接地;主控芯片IC5中未提到的脚皆架空;
[0018] 有益效果:本发明实现了基于物理层芯片DP83848的一种数据网口传输电路。利用了网口驱动芯片的外围电路简单,功耗低,性能优秀等特点。在电源分支中,前级电源采用DC/DC来增加电源的工作效率,后级电源利用线性电源来降低电源的纹波与噪声,为后续电路提供了稳定可靠、高效的电压。电路正常工作时,工作电流约为60mA,由此可见实现了低功耗的目的。在信号滤波电路中,选择了极低噪声的运放芯片来提高测量数据的准确性。

实施方案

[0025] 如图1所示,一种深海传感器数据的网口传输电路,包括电源电路Ⅰ、传感器数据传输电路Ⅱ、数据存储电路Ⅲ、信号滤波电路Ⅳ、主控电路Ⅴ;
[0026] 如图2所示,输出电源电路,包括:+5V输出电源电路和+3.3V输出电源电路;电源电路负责提供后续电路提供纹波较小的5V和3.3V;其中+5V为缓冲电压,+3.3V为主控芯片和网口驱动芯片供电;
[0027] +5V输出电源电路,包括:第一非极性电容C1、第二非极性电容C2、第三非极性电容C3、第四非极性电容C4、第一极性电容Cp1、第二极性电容Cp2、第三极性电容Cp3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一肖特基二极管D1、第二肖特基二极管D2、第一电感L1、第一开关电源IC1;所述的第一开关电源IC1型号为TPS5420;
[0028] 输入电源正极接入接插件的1号引脚与第一肖特基二极管D1的阳极连接,输入电源负极接入接插件的2号引脚并接地;第一肖特基二极管D1的阴极与第一极性电容Cp1的正极、第一非极性电容C1的一端、第二非极性电容C2的一端、第一开关电源IC1的7脚连接;第一极性电容Cp1的负极与第一非极性电容C1的另一端、第二非极性电容C2的另一端、第一开关电源IC1的6脚、第二电阻R2的一端、第二极性电容Cp2的负极、第三极性电容Cp3的负极、第四非极性电容C4的一端连接并接地;第一开关电源IC1的1脚与第三非极性电容C3的一端连接,第三非极性电容C3的另一端与第一开关电源IC1的8脚、第一电感L1的一端、第二肖特基二极管D2的阴极连接;第一电感L1的另一端与第一电阻R1的一端、第二极性电容Cp2的正极、第三极性电容Cp3的正极、第四非极性电容C4的另一端、第三电阻R3的一端连接;第一开关电源IC1的4脚与第一电阻R1的另一端、第二电阻R2另一端连接;第一开关电源IC1的5脚、3脚、2脚皆架空;
[0029] +3.3V输出电源电路,包括:第五非极性电容C5、第四极性电容Cp4、第四电阻R4、第五电阻R5、第一发光二极管LED1、第二开关电源芯片IC2;所述的第二开关电源芯片IC2型号为AMS117‑3.3;
[0030] 第二开关电源芯片IC2的3脚与第三电阻R3的另一端连接;第二开关电源芯片IC2的1脚与第四极性电容Cp4的负极、第五非极性电容C5的一端、第一发光二极管LED1的阴极连接并接地,第一发光二极管LED1的阳极与第四电阻R4的一端连接;第二开关电源芯片IC2的2脚与第二开关电源芯片IC2的4脚、第四极性电容Cp4的正极、第五非极性电容C5的另一端、第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的一端连接;第五电阻R5的另一端输出3.3V;
[0031] 如图3所示,传感器数据传输电路,包括:第六非极性电容C6、第七非极性电容C7、第八非极性电容C8、第九非极性电容C9、第十非极性电容C10、第十一非极性电容C11、第十二非极性电容C12、第十三非极性电容C13、第十四非极性电容C14、第十五非极性电容C15、第十六非极性电容C16、第十七非极性电容C17、第五极性电容Cp5、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、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、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、第一开关K1、网络接口P1、有源晶振IC4、网口驱动芯片IC3;所述的网口驱动芯片IC3的型号为DP83848;
[0032] 第七电阻R7的一端与网口驱动芯片IC3的2脚连接,第八电阻R8的一端与接网口驱动芯片IC3的3脚连接,第九电阻R9的一端与网口驱动芯片IC3的4脚连接;第十电阻R10的一端接输出电源3.3V,第十电阻R10的另一端与第十一电阻R11的一端、网口驱动芯片IC3的40脚连接。第十二电阻R12的一端与网口驱动芯片IC3的43脚连接,第十三电阻R13的一端与网口驱动芯片IC3的44脚连接;第十四电阻R14的一端与网口驱动芯片IC3的39脚连接,第十四电阻R14的另一端接输出电源3.3V;第十五电阻R15的一端与第十六电阻R16的一端、网口驱动芯片IC3的30脚连接;第十六电阻R16的另一端接输出电源3.3V;第六电阻R6的一端与第六非极性电容C6的一端、第一开关K1的一端、网口驱动芯片IC3的29脚连接;第六非极性电容C6的另一端与第一开关K1的另一端连接并接地;第十七电阻R17的一端与第十八电阻R18的一端、网口驱动芯片IC3的7脚连接,第十八电阻R18的另一端接输出电源3.3V;晶振IC4的4脚与第七非极性电容C7的一端连接并接输出电源3.3V;第七非极性电容C7的另一端接地;
晶振IC4的1脚架空,晶振IC4的2脚接地;晶振IC4的3脚与第十九电阻R19的一端连接,第十九电阻R19的另一端与网口驱动芯片IC3的34脚连接;网口驱动芯片IC3的25脚作为一个频率测试点;第二十电阻R20的一端与网口驱动芯片IC3的24脚连接,第二十电阻R20的另一端接地;第八非极性电容C8的一端与第九非极性电容C9的一端、第十非极性电容C10的一端、第五极性电容Cp5的正极、网口驱动芯片IC3的37脚、网口驱动芯片IC3的18脚、网口驱动芯片IC3的23脚连接;第八非极性电容C8的另一端与第九非极性电容C9的另一端、第十非极性电容C10的另一端、第五极性电容Cp5的负极连接并接地;网口驱动芯片IC3的17脚与第二十一电阻R21的一端、网络接口P1的1脚连接;第二十一电阻R21的另一端与第二十二电阻R22的一端、第十一非极性电容C11的一端连接并接输出电源3.3V;第十一非极性电容C11的另一端接地;网口驱动芯片IC3的16脚与第二十二电阻R22的另一端、网络接口P1的2脚连接;
网口驱动芯片IC3的14脚与第二十三电阻R23的一端、网络接口P1的3脚连接;第二十三电阻R23的另一端与第二十四电阻R24的一端、第十二非极性电容C12的一端连接并接输出电源
3.3V;第十二非极性电容C12的另一端接地;网口驱动芯片IC3的13脚与第二十四电阻R24的另一端、网络接口P1的6脚连接;网络接口P1的9脚和12脚接输出电源3.3V;网络接口P1的4脚与网络接口P1的5脚、第十三非极性电容C13的一端、第十四非极性电容C14的一端连接并接输出电源3.3V;第十三非极性电容C13的另一端与第十四非极性电容C14的另一端、网络接口P1的13脚连接并接地;第二十五电阻R25的一端与网口驱动芯片IC3的26脚连接,第二十五电阻R25的另一端与网络接口P1的10脚连接;第二十六电阻R26的一端与网口驱动芯片IC3的28脚连接,第二十六电阻R26的另一端与网络接口P1的11脚连接;第二十七电阻R27的一端与网口驱动芯片IC3的21脚连接,第二十七电阻R27的另一端接输出电源3.3V;第二十八电阻R28的一端与网口驱动芯片IC3的20脚连接,第二十八电阻R28的另一端接输出电源
3.3V;网口驱动芯片IC3的22脚、32脚、48脚与第十五非极性电容C15的一端、第十六非极性电容C16的一端、第十七非极性电容C17的一端连接并接输出电源3.3V;第十五非极性电容C15的另一端与第十六非极性电容C16的另一端、第十七非极性电容C17的另一端连接并接地;网口驱动芯片IC3的19脚,15脚,35脚,47脚,36脚连接并接地;
[0033] 如图4所示,传感器数据存储电路,包括:第十八非极性电容C18、第十九非极性电容C19、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、SD卡槽TF1;
[0034] 第十八非极性电容C18的一端接地,第十八非极性电容C18的另一端与第二十九电阻R29的一端、第三十电阻R30的一端、第三十一电阻R31的一端、第三十二电阻R32的一端连接并接输出电源3.3V;第二十九电阻R29的另一端与SD卡槽TF1的2脚连接,第三十电阻R30的另一端与SD卡槽TF1的3脚连接,第三十一电阻R31的另一端与SD卡槽TF1的5脚连接,第三十二电阻R32的另一端与SD卡槽TF1的7脚连接;第十九非极性电容C19的一端与SD卡槽TF1的4脚连接并接输出电源3.3V;第十九非极性电容C19的另一端与SD卡槽TF1的6脚连接并接地;SD卡槽TF1的1脚、8脚、9脚皆架空;
[0035] 如图5所示,传感器数据滤波电路,包括:第二十非极性电容C20、第二十一非极性电容C21、第二十二非极性电容C22、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第一运算放大器芯片IC5、第二运算放大器芯片IC6;所述的第一运算放大器芯片IC5的型号为OPA2376,第二运算放大器芯片IC6的型号为OPA376;
[0036] 第一运算放大器芯片IC5的8脚与第二十非极性电容C20的一端连接并接输出电源3.3V;第二十非极性电容C20的另一端接地;第一运算放大器芯片IC5的2脚与第一运算放大器芯片IC5的1脚、第三十四电阻R34的一端连接;第一运算放大器芯片IC5的3脚与第三十三电阻R33的一端连接,第三十三电阻R33的另一端作为传感器数据输入;第一运算放大器芯片IC5的4脚接地;第三十四电阻R34的另一端与第三十五电阻R35的一端、第二十一非极性电容C21的一端连接;第二运算放大器芯片IC6的6脚与第二运算放大器芯片IC6的7脚、第二十一非极性电容C21的另一端连接;第二运算放大器芯片IC6的5脚与第三十五电阻R35的另一端、第二十二非极性电容C22的一端连接;第二十二非极性电容C22的另一端接地;
[0037] 如图6所示,主控电路,包括:第二十三非极性电容C23、第二十四非极性电容C24、第二十五非极性电容C25、第二十六非极性电容C26、第二十七非极性电容C27、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、晶振Y1、第二开关K2、主控芯片IC5;所述的主控芯片IC5型号为STM32F407VET6;
[0038] 主控芯片IC5的24脚与网口驱动芯片IC3的34脚连接,主控芯片IC5的25脚与第十五电阻R15的另一端连接,主控芯片IC5的32脚与第十一电阻R11的另一端连接;主控芯片IC5的35脚与第十七电阻R17的另一端连接;主控芯片IC5的48脚与第七电阻R7的另一端连接,主控芯片IC5的51脚与第八电阻R8的另一端连接,主控芯片IC5的52脚与第九电阻R9的另一端连接;主控芯片IC5的12脚与晶振Y1的一端、第二十三非极性电容C23的一端连接;主控芯片IC5的13脚与晶振Y1的另一端、第二十四非极性电容C24的一端连接;第二十三非极性电容C23的另一端与第二十四非极性电容C24的另一端连接并接地;主控芯片IC5的21脚与主控芯片IC5的22脚连接并接输出电源3.3V;主控芯片IC5的50脚、75脚、100脚、28脚、11脚、19脚连接并接输出电源3.3V;主控芯片IC5的6脚与第二运算放大器芯片IC6的7脚连接;主控芯片IC5的49脚与第二十五非极性电容C25的一端连接;主控芯片IC5的73脚与第二十六非极性电容C26的一端连接;第二十五非极性电容C25的另一端与第二十六非极性电容C26的另一端连接并接地;主控芯片IC5的16脚与网口驱动芯片IC3的31脚连接;主控芯片IC5的33脚与第十二电阻R12的另一端连接,主控芯片IC5的34脚与第十三电阻R13的另一端连接;主控芯片IC5的41脚与SD卡槽TF1的2脚连接,主控芯片IC5的42脚与SD卡槽TF1的3脚连接,主控芯片IC5的43脚与SD卡槽TF1的5脚连接,主控芯片IC5的44脚与SD卡槽TF1的7脚连接;主控芯片IC5的14脚与第二十七非极性电容C27的一端、第三十六电阻R36的一端、第二开关K2的一端连接;第三十六电阻R36的另一端接输出电源3.3V;第二十七非极性电容C27的另一端与第二开关K2的另一端连接并接地;主控芯片IC5的94脚与第三十七电阻R37的一端连接,第三十七电阻R37的另一端接地;主控芯片IC5的20脚、99脚、74脚、27脚、10脚连接并接地;主控芯片IC5中未提到的脚皆架空;
[0039] 工作过程:系统选用的主控芯片STM32F407VGT6的片上外设媒体访问控制接口MAC支持MII和RMII。在网口驱动芯片的外部只需要提供3.3V电源、复位电路和50MHz有源晶振电路即可。主控芯片通过SMI来获取并设置物理层芯片(PHY)的寄存器值来管理PHY芯片。SMI管理接口是个双信号接口,一个是时钟信号(MDC),另一个是数据信号(MDIO)。通过管理接口,主控芯片能监视和控制物理层芯片。MAC通过SMI总线轮询读取PHY的工作状态,例如双工的能力、连接速度等;另一方面,MAC可以通过SMI总线配置PHY的寄存器,来设置PHY的工作模式。例如:启动流控、自协商模式或者强制模式等。在网络协议栈初始化期间,主控芯片通过写物理层芯片来设置PHY的工作速率、协商模式等来初始化网络。最终,主控芯片通过独立媒体访问接口来传输数据。MII是由IEEE‑802.3的以太网行业标准定义的独立媒体访问接口。MII支持10M/100M速率,但由于MII接口需要16根线,占用主控芯片的大量信号线,所以本系统采用精简的访问接口,RMII只需要占用8根信号线。
[0040] 针对海底勘探对大数据传输的需求越来越大,因此本发明设计了基于工业级芯片DP83848的网口传输大数据的电路。为防止数据丢失,本发明设计了数据存储电路以备份数据。为滤除噪声的影响,本发明设计了信号滤波电路。
[0041] 本发明所涉及的电路可搭载在拖曳式水下设备进行拖曳勘探或海底多参数观测平台上。电路可实时传输多传感器海底大量的观测值,为有效可靠监测深海环境和精准勘探海底地质提供可能。

附图说明

[0019] 图1为本发明电路的整体框图;
[0020] 图2为+5V和+3.3V输出电源电路的电路图;
[0021] 图3为传感器数据传输电路的原理图;
[0022] 图4为传感器数据存储电路的电路图;
[0023] 图5为传感器数据滤波电路的电路图;
[0024] 图6为主控电路的电路图。
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