船舶通信導航設備信息發生器的製作方法

2023-06-03 15:48:36 2

專利名稱：船舶通信導航設備信息發生器的製作方法
技術領域：
本發明涉及船舶配套設備技術領域，具體涉及一種利用電子和信息技術實現船舶通信導航標準信息數據發生器。
背景技術：
船舶通信導航設備種類較多，主要包括GMDSS (全球海上遇險與安全系統)系統、 ARPA(自動雷達標繪儀)、雷達、羅經、AIS(自動識別系統)、測深儀、GPS(全球定位系統)導航儀、VDR(船載航行數據記錄儀)、自動舵等。一般情況下，這些通信導航設備都設置了通用的信息共享接口——RS232 (或RS485、RS42》，且該接口所傳送的信息數據符合NMEA (國際海洋電子協會)規定。船舶通信導航設備的RS232接口功能主要表現在兩個方面(1)在不同類別、不同型號的通信導航設備間實現信息共享；(2)單臺通信導航設備的維護和調試。船舶通信導航設備的發展趨勢是多設備的集成與信息融合。這就要求在設備的研製、生產及維護過程中能提供一種適用於多設備集成的，既能輸出某一類型數據又能同時輸出多類型數據的信息發生器，為船舶通信導航設備的研製、生產及維護提供方便的多樣化信息數據。現有技術只能通過成品船舶通信導航設備實現單一類型的信息數據輸出。船舶通信導航設備的研製、生產及維護中這些單一的或多樣化的信息數據的獲取是通過連接不同成品通信導航設備獲得的，這對於船舶通信導航設備的研製、生產及維護中數據源的獲取是非常不經濟和不方便的。

發明內容
本發明目的在於提供一種操作簡單、信息數據輸出穩定，且類型多樣的，便於用戶進行船舶通信導航相關設備的研製、生產及維護的船舶通信導航設備信息發生器。本發明所採用的技術方案是提供一種船舶通信導航設備信息發生器，包括微控制單元模塊、存儲模塊、控制模塊、串口模塊，微控制單元模塊分別連接存儲模塊、控制模塊、串口模塊；所述存儲模塊包括一個存有符合NMEA標準的ASCII格式信息的存儲器，以及將存儲器內的數據向所述微控制單元模塊傳送的標準接口 ；所述控制模塊包括產生調整信息數據類型及調整數據傳送波特率的撥碼開關，撥碼開關產生的調整信號輸入至微控制單元模塊；所述串口模塊是向外部設備提供串行數據的物理接口單元，其包括將來自單片機的數據進行電平轉換並輸出的轉換器、以及接收轉換後的數據並向外部設備進行連續信息輸出的串口 ；所述微控制單元模塊包括將存儲模塊的信息讀取到內存，並以串行方式按控制模塊設定的數據類型和波特率發送至串口模塊的單片機。優選地，所述存儲模塊採用CF卡。進一步地，所述信息數據按照分組進行存儲，並通過撥碼開關調節數據輸出類型和輸出速率。進一步地，為了方便在信息發生器工作時觀察數據傳送情況，船舶通信導航設備信息發生器還包括提示信息顯示模塊，所述提示信息顯示模塊包括連接並監測所述微控制單元模塊數據傳送的監測電路。優選地，所述微控制單元模塊採用STC89C58RD+單片機。與現有技術相比，本發明的優點在於本發明設計的船舶通信導航設備信息發生器不僅集成了多個設備的信息數據，還能根據用戶的需要輸出某一類型設備信息數據或多個類型設備信息數據；信息數據類型可任意修改，並可擴展；信息數據傳送波特率可調、信息數據輸出穩定；信息數據發生過程實現全數位化；可利用個人計算機直接修改信息數據源；此外，該信息發生器體積小、成本低、操作簡單。


圖1示出了本發明實施例的船舶通信導航設備信息發生器的示意框圖。圖2示出了本發明實施例的船舶通信導航設備信息發生器的微控制單元模塊的電路示意圖。圖3示出了本發明實施例的船舶通信導航設備信息發生器的存儲模塊的電路示意圖。圖如為調整數據傳送波特率電路。圖4b為調整信息數據類型電路。圖5示出了本發明實施例的船舶通信導航設備信息發生器的串口模塊的電路示意圖。圖6示出了本發明實施例的船舶通信導航設備信息發生器的提示信息顯示模塊的電路示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。實施例如圖1至圖6所示，在本實施例中提供了一種船舶通信導航設備信息發生器，其特徵在於包括微控制單元(MCU)模塊、存儲模塊、控制模塊、串口模塊及提示信息顯示模塊，如圖1所示，微控制單元模塊分別連接存儲模塊、控制模塊、串口模塊及提示信息顯示模塊。微控制單元模塊負責將存儲模塊的信息數據讀取到內存，然後將該數據以串行方式，按照一定的波特率發送至串口模塊，如圖2所示，微控制單元模塊的處理器採用採用 STC89C58RD+單片機。STC89C58RD+單片機採用5V供電，具有3 字節的Flash程序存儲器、 1280位元組的RAM數據存儲器(滿足一次性存取512位元組數據的要求)，向下兼容AT89C51單片機，支持C語言程序。具體的實現方式為(1)STC89C58RD+引腳PO 口作為訪問存儲模塊的數據總線；(2)引腳P2. 0-P2. 2引腳作為訪問存儲模塊的地址總線；(3)引腳Pl 口作為控制模塊I/O 口使用。引腳PI. 0-P1. 3 口用於波特率設置，網絡標籤記為Bandl ate0-Batel ate3。 波特率設置預留了 16種類型，本信息發生器主要預設了 4800bps、9600bps、38400bps三種。 引腳P1.4-P1.7 口用於數據類型選擇，網絡標籤記為DataTypeO-DataTypd。數據類型主要是針對不同類型設備的信息數據進行識別。數據類型設置預留了 16種，本信息發生器主要預設了 AIS數據、GPS數據、雷達數據、測深儀數據、VDR數據類型共15種，還有一種是所有15中數據類型的依次混合輸出型。(4)引腳P3. 1-P3. 2、Ρ3· 7、Ρ2· 3_Ρ2· 4作為控制總線使用。引腳Ρ3. 1為串行數據發送端；引腳Ρ3. 2用於指示當前信息發生器是否在發送數據。 引腳Ρ3. 7為讀存儲器使能；Ρ2. 3-Ρ2. 4為存儲器使能及數據總線寬度設置。微控制單元模塊還包含了構成最小系統的復位電路、晶振電路以及電源部分等。存儲模塊包括存儲器及標準接口，主要完成信息數據的存儲和傳送，電路如圖3。 (1)存儲器存儲器採用CF(Compact Flash，集成快閃記憶體)卡實現。CF卡存儲容量IG字節。 CF卡中存有符合國際海洋電子協會標準協議的美國信息互換標準代碼格式的信息。該信息按照一定的規則存儲，即每15條記錄為1組，每條記錄和每組記錄之間以回車換行符分隔。 每組中的15條記錄分別代表了 15種船舶導航設備數據類型且每組中數據類型位置序號固定。CF卡預存儲信息數據的方式分兩步(1)首次使用CF卡時，先使用PC機格式化CF卡， 然後建立一個空白數據文本(如data, txt)，利用現有的16進位編輯軟體WinHex獲得所建立空白數據文本所在的柱面號、磁頭號、扇區號，並預設空白數據文本大小為800M。該步驟只需進行一次；(2)利用PC機向空白數據文本中按規定格式寫入所需的信息數據。如！ AIVDM，l，l，，B，169Dec0P008fglrA:N847opd00SD，(^21(回車換行)$GPZDA, 091048. 00,14,01,2005,, (回車換行)…據此每15行為1組，最大可預存儲800M信息數據。(2)標準接口 通過標準接口將存儲器存儲的信息向微控制單元模塊傳送。本模塊採用了雙接口，即CF卡接口和IDEan tegrated-Drive-Electronics，集成開發環境)接口。目的是增強應用範圍並可通過PC機直接修改CF卡內的數據源。圖4中的CF 4.1為標準的CF卡槽，型號為II型。CF卡可直接插入CF卡槽使用。CF卡工作電壓5V，工作模式採用IDE方式。圖4中IDE40為標準的 IDE接口，引腳數量40針；CF卡插入標準的CF卡槽後，預存儲在CF卡內的信息數據通過標準CF卡卡槽接口傳送給IDE接口。IDE接口再將信息數據向STC89C58RD+單片機傳送。IDE 接口與CF卡的關鍵連接為CF 4. 1的D00-D07分別與IDE40的D0-D7連接，為數據總線； CF 4. 1的A00-A02分別與IDE的A0-A2連接，為地址總線；CF 4. 1的CSl、CS2分別與IDE 的CSO、CSl連接，實現數據總線寬度選擇；CF 4. 1的RESET與IDE的RESET連接，實現CF卡復位操作。IDE接口的D0-D7連接微控制單元模塊STC89C58RD+單片機的引腳P0. 0-P0. 7， 為數據總線；IDE接口的A0-A2連接STC89C58RD+單片機的P2. 0-P2. 2，為地址總線；IDE接口的25引腳接STC89C58RD+單片機的P3. 7，向CF卡發送讀信號；IDE接口的37、38引腳接 STC89C58RD+單片機的P2. 3和P2.4且固定為P2. 3 = 1，P2.4 = 0，設置數據總線寬度為8 位(IDE模式下的8位數據總線寬度還需要向CF卡特性寄存器0x01寫命令配合)；IDE接口的1引腳接STC89C58RD+單片機的P2. 5，實現CF卡復位操作。存儲器模塊的具體實現過程為通過STC89C58RD+單片機的P2. 0-P2. 2向IDE接口 A0-A2依次發出設置數據位寬度為 8位命令、設置所讀扇區的柱面號、磁頭號、扇區號並發出讀取數據命令，STC89C58RD+單片機的P3. 7輸出低電平使得讀取有效，然後STC89C58RD+單片機向IDE的37、38引腳分別輸入高電平和低電平。CF卡的讀取按扇區進行，每次讀取操作將1個扇區連續的512位元組數據1次性讀入STC89C58RD+單片機設定的緩衝區空間中。控制模塊主要是用於調整數據傳送波特率和調整信息數據類型，其包括調整數據傳送波特率的撥碼開關及調整信息數據類型的撥碼開關，電路如圖4。圖如為調整數據傳送波特率電路。J2接口 4個引腳分別連接STC89C58RD+單片機的Pl. 0-P1. 3引腳。調整數據傳送波特率的撥碼開關能夠實現4800bpS、9600bpS、38400bpS等速率傳送，預設值分別為 0000、0001、0010。圖4b為調整信息數據類型電路。J3接口 4個引腳分別連接STC89C58RD+ 單片機的PI. 4-P1. 7引腳。調整信息數據類型的撥碼開關可以設置的數據類型有AIS (船舶自動識別系統)信息、GPS信息、雷達信息、測深儀數據、VDR(船載航行數據記錄)信息及以上數據的混合等，預設值分別為0001、0010、0011、0100、0101、0000。例如撥碼開關若設置為0001，則CF卡中的信息數據將按照每隔15條信息數據輸出一條，實現AIS信息的連續數據。若設置為0000，則CF卡中的信息數據將無間隔的連續數據，實現多類型信息的連續輸出ο串口模塊是向外部設備提供串行數據的物理接口單元，電路如圖5，其包括將來自單片機的數據進行電平轉換並輸出的轉換器、以及接收轉換後的數據並向外部設備進行連續信息輸出的9針串口(DB9)且DB9符合RS232接口協議。具體採用晶片MAX232來實現 STC89C58RD+單片機與DB9之間的電平轉換。關鍵電路連接為STC89C58RD+單片機的P3. 1 與MAX232的11引腳TlIN連接，MAX232的14引腳TlOUT與DB9接口的2引腳RXD連接， 信息數據通過DB9接口向外部設備傳送。根據船舶通信導航設備的特點，還預留了未經電平轉換而直接傳送串行數據的J8接口。其具體實現方式參考附圖來實施，在此不予贅述。提示信息顯示模塊能實現提示用戶是否有數據在傳送等功能，如圖6所示，其包括LED燈監測電路。其中，數據傳送狀態提示採用STC89C58RD+單片機的P3. 3引腳輸出電平高低來控制LED燈亮滅來決定。本發明提供的信息發生器主要功能是實現模擬的船舶通信導航信息ASCII格式輸出，其首先將需要輸出的信息數據按規定格式存入CF卡。規定格式為每15種類型信息數據為1組，不同設備的信息數據對應不同的位置，且位置序號要與控制模塊中的類型設置撥碼開關預設值一致。每條信息數據之間要以回車換行符分隔。據此依次存儲。然後，通過控制模塊的撥碼開關選擇設備類型及數據傳送波特率。最後啟動信息發生器，在串口上將根據選擇確定的設備類型、波特率連續輸出信息數據。
權利要求
1.一種船舶通信導航設備信息發生器，其特徵在於包括微控制單元模塊、存儲模塊、 控制模塊及串口模塊，所述微控制單元模塊分別連接存儲模塊、控制模塊及串口模塊；所述存儲模塊包括一個存儲符合NMEA規定的ASCII格式數據的存儲器，以及將存儲器存儲的信息向所述微控制單元模塊傳送的標準接口 ；所述控制模塊包括產生調整數據傳送波特率及調整信息數據類型的調整信號的撥碼開關，所述控制模塊將撥碼開關產生的調整信號輸出至所述微控制單元模塊。
2.根據權利要求1所述的船舶通信導航設備信息發生器，其特徵在於所述存儲模塊採用CF卡。
3.根據權利要求1或2所述的船舶通信導航設備信息發生器，其特徵在於所述信息數據按照分組在所述存儲模塊進行存儲，並通過撥碼開關調節數據輸出類型和輸出速率。
4.根據權利要求1或2所述的船舶通信導航設備信息發生器，其特徵在於所述串口模塊是向外部設備提供串行數據的物理接口單元，其包括將來自單片機的數據進行電平轉換並輸出的轉換器、以及接收轉換後的數據並向外部設備進行連續信息輸出的串口。
5.根據權利要求1或2所述的船舶通信導航設備信息發生器，其特徵在於所述微控制單元模塊包括將存儲模塊的信息讀取到內存，並以串行方式按控制模塊設定的數據類型和波特率發送至串口模塊的單片機。
6.根據權利要求1或2所述的船舶通信導航設備信息發生器，其特徵在於船舶通信導航設備信息發生器還包括提示信息顯示模塊，所述提示信息顯示模塊包括連接並監測所述微控制單元模塊數據傳送的監測電路。
7.根據權利要求1或2所述的船舶通信導航設備信息發生器，其特徵在於所述微控制單元模塊採用STC89C58RD+單片機。
全文摘要
本發明提供了一種船舶通信導航設備信息發生器，包括微控制單元模塊、存儲模塊控制模塊及串口模塊，微控制單元模塊連接存儲模塊、控制模塊及串口模塊；存儲模塊包括存有符合NMEA標準的ASCII格式信息的存儲器；控制模塊包括產生調整數據傳送波特率及調整信息數據類型的調整信號的撥碼開關；微控制單元模塊包括將存儲模塊傳送的信息讀取到內存並以串行方式按調整信號確定的波特率發送至串口模塊的單片機；串口模塊是向外部設備提供串行數據的物理接口單元。本發明能夠根據用戶的需要，按照一定的波特率連續地輸出一種或多種符合NMEA標準的ASCII格式信息數據，便於用戶進行相關設備的研製、生產及維護；此外，該信息發生器體積小、成本低、操作簡單。
文檔編號G01S7/282GK102183906SQ20111000906
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月13日 優先權日2011年1月13日
發明者單海校, 趙秋亮 申請人:浙江海洋學院