海洋的深度是海洋水体的一个重要参数。知道海洋的深度，就可避免海面飞行的船舶停滞、触礁。潜艇在海底活动时，丈量海洋深度可利用海底地势作屏障以避免被查找，可使对方的信号接纳仪器收不到潜艇宣布的噪音。在笔者所做的一个课题中，直升飞机从空中抛掷丈量仪器到海外表，仪器从海外表下沉至海底后，主动上浮至海水外表。该项目要求研发一个海水深度记载仪，记载上述进程中丈量仪器在海水中的深度改变。丈量仪器主动上浮至海面后，打捞并回放丈量数据。深度数据要求每秒采样100次，具有非易失性。丈量数据经过串口向PC机回放。
体系硬件规划
依据体系规划要求，海水的深度数据收集频率要求至少100Hz，接连收集时刻为5分钟以上。以分辨率为12位的ADC核算，一次收集的数据量至少为2&TImes;100&TImes;5&TImes;60=60000B。针对体系数据收集量大、速度快、爆发性强的特色，选用如下整体规划方案：主操控器选用了高性能微操控器C8051F020。它具有与8051彻底兼容的CIP-51微操控器内核，选用高速流水线结构（25MIPS），大多数指令执行时刻为1~2时钟周期;具有64KB可在体系编程FLASH和大容量内部SRAM，具有外部存储器接口。非易失性存储器选用美国Ramtron公司的FM20L08铁电存储器。与其它类型的非易失性存储器比较，FRAM铁电存储器具有读写次数多、读写速度快、功耗低、无延时和不必擦除写操作的特色，在功用上可以彻底替代SRAM。体系硬件框图如图1所示。
图1体系硬件框图
信号调度电路规划
信号调试电路如图2所示。
图2信号调度电路
尽管C8051F020内部有2.43V的基准电压源。可是测验成果表明其输出电压随温度动摇较大，影响丈量成果的精确性。为了进步丈量精度，体系选用了Maxim公司的低温漂电压基准芯片 MAX6325，MAX6325是低温度系数（1ppm/°C）、低噪声（1.5mVp-p）的电压基准，它具有±0.02%初始精度，是高精度数据收集体系的抱负挑选。因为压力传感器的输出电压规模是DC1~5V，而MAX6325输出的电压基准是2.50V。因此有必要对压力传感器输出电压进行衰减，以到达和基准电压的匹配。完成这个功用最简略的办法是直接用两个电阻进行分压，可是因为传感器具有必定的输出阻抗，直接匹配分压电阻相当于将传感器输出阻抗与这两个电阻并联，会形成输入A/D的采样电压不精确。正确的办法是在压力传感器的输出之后加一级运算放大器添加输入阻抗，再在运放的输出级并联分压电阻。考虑到体系只需5V电压而且传感器的输出电压在1~5V之间，一起也为了削减器材的数目，缩小占板面积，运算放大器选用了OPA340。 OPA340是单电源轨至轨输入和输出运算放大器。OPA340的作业电压可低至2.5V，它答应的最低输入为-500mV，最高输入为可高于电源 500mV。
数据存储电路规划
关于针对突发数据的记载仪、高速存储测验设备等，其数据的高速存储和掉电不丢掉成为体系规划的要害，Ramtron公司推出的FM20L08铁电存储器弥补了现有铁电存储器存储量小的缺陷，其数据存储量达1Mb（128KB），可彻底替代规范异步静态随机存储器（SRAM），具有可随机读写芯片内任何一字节的特性。FM20L08非易失性铁电存储器可无限次读写，掉电后数据可保存10年，作业电压为3.3V。
最大功耗ftx电流为22mA，选用32引脚TSOP型封装。FM20L08添加了软件操控写保护功用，存储序列按地址排成8个区域，每个区域都能经过软件独自设置写保护。在对海水深度进行实时收集和记载时，为了更好地了解仪器在水中深度改变的进程，有必要有高速的数据收集和很多的数据存储作保证。铁电存储器的高速写入和掉电数据不丢掉特性彻底合适此类状况，可以对物体在海水中的下降进程进行完整地记载。图3示出C8051F020与FM20L08的接口电路。
图3FM20L08与C8051F020的接口电路
C8051F020运用高位端口（P4~P7）与FM20L08进行接口。FM20L08新增内部电压监控器驱动 LVL（LowVoltageLockout）信号，它接至MCU的INT0，用于监控电源的供电状况，当电源电压下降到临界值以下时，LVL引脚输出低电压信号，显现电路处于写保护状况，在MCU的INT0中止服务程序中复位MCU，这样存储器可以主动阻挠误读写和避免存储页面数据的损坏。 FM20L08的片选信号是由C8051F020的读写信号相与来操控的，只需读写信号任何一个变低，则片选信号有用。C8051F020的最大寻址空间为64K，而要求它可以拜访128KB的地址空间，最简略有用的办法便是运用一个I/O位操控FM20L08的地址线A16。当A16为0是挑选FRAM 的前半部分，当A16为1时，挑选FRAM的后半部分。
在存储程序规划中，程序应首要判别仪器在下降时A/D的输入信号值是否大于门限值，只需输入信号值大于门限值才将数据存储在存储单元内，在丈量仪器由海底上浮至即将挨近海面时封闭铁电存储器，中止数据存储。
