專利名稱：船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船舶配套設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用電子和信息技術(shù)實現(xiàn)船舶通信導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)信息數(shù)據(jù)發(fā)生器。
背景技術(shù)：
船舶通信導(dǎo)航設(shè)備種類較多，主要包括GMDSS (全球海上遇險與安全系統(tǒng))系統(tǒng)、 ARPA(自動雷達標(biāo)繪儀)、雷達、羅經(jīng)、AIS(自動識別系統(tǒng))、測深儀、GPS(全球定位系統(tǒng))導(dǎo)航儀、VDR(船載航行數(shù)據(jù)記錄儀)、自動舵等。一般情況下，這些通信導(dǎo)航設(shè)備都設(shè)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(shù)據(jù)符合NMEA (國際海洋電子協(xié)會)規(guī)定。船舶通信導(dǎo)航設(shè)備的RS232接口功能主要表現(xiàn)在兩個方面(1)在不同類別、不同型號的通信導(dǎo)航設(shè)備間實現(xiàn)信息共享；(2)單臺通信導(dǎo)航設(shè)備的維護和調(diào)試。船舶通信導(dǎo)航設(shè)備的發(fā)展趨勢是多設(shè)備的集成與信息融合。這就要求在設(shè)備的研制、生產(chǎn)及維護過程中能提供一種適用于多設(shè)備集成的，既能輸出某一類型數(shù)據(jù)又能同時輸出多類型數(shù)據(jù)的信息發(fā)生器，為船舶通信導(dǎo)航設(shè)備的研制、生產(chǎn)及維護提供方便的多樣化信息數(shù)據(jù)。現(xiàn)有技術(shù)只能通過成品船舶通信導(dǎo)航設(shè)備實現(xiàn)單一類型的信息數(shù)據(jù)輸出。船舶通信導(dǎo)航設(shè)備的研制、生產(chǎn)及維護中這些單一的或多樣化的信息數(shù)據(jù)的獲取是通過連接不同成品通信導(dǎo)航設(shè)備獲得的，這對于船舶通信導(dǎo)航設(shè)備的研制、生產(chǎn)及維護中數(shù)據(jù)源的獲取是非常不經(jīng)濟和不方便的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種操作簡單、信息數(shù)據(jù)輸出穩(wěn)定，且類型多樣的，便于用戶進行船舶通信導(dǎo)航相關(guān)設(shè)備的研制、生產(chǎn)及維護的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)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(biāo)準(zhǔn)的ASCII格式信息的存儲器，以及將存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)向所述微控制單元模塊傳送的標(biāo)準(zhǔn)接口 ；所述控制模塊包括產(chǎn)生調(diào)整信息數(shù)據(jù)類型及調(diào)整數(shù)據(jù)傳送波特率的撥碼開關(guān)，撥碼開關(guān)產(chǎn)生的調(diào)整信號輸入至微控制單元模塊；所述串口模塊是向外部設(shè)備提供串行數(shù)據(jù)的物理接口單元，其包括將來自單片機的數(shù)據(jù)進行電平轉(zhuǎn)換并輸出的轉(zhuǎn)換器、以及接收轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)并向外部設(shè)備進行連續(xù)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(nèi)存，并以串行方式按控制模塊設(shè)定的數(shù)據(jù)類型和波特率發(fā)送至串口模塊的單片機。優(yōu)選地，所述存儲模塊采用CF卡。進一步地，所述信息數(shù)據(jù)按照分組進行存儲，并通過撥碼開關(guān)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)輸出類型和輸出速率。進一步地，為了方便在信息發(fā)生器工作時觀察數(shù)據(jù)傳送情況，船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)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并監(jiān)測所述微控制單元模塊數(shù)據(jù)傳送的監(jiān)測電路。優(yōu)選地，所述微控制單元模塊采用STC89C58RD+單片機。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明設(shè)計的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器不僅集成了多個設(shè)備的信息數(shù)據(jù)，還能根據(jù)用戶的需要輸出某一類型設(shè)備信息數(shù)據(jù)或多個類型設(shè)備信息數(shù)據(jù)；信息數(shù)據(jù)類型可任意修改，并可擴展；信息數(shù)據(jù)傳送波特率可調(diào)、信息數(shù)據(jù)輸出穩(wěn)定；信息數(shù)據(jù)發(fā)生過程實現(xiàn)全數(shù)字化；可利用個人計算機直接修改信息數(shù)據(jù)源；此外，該信息發(fā)生器體積小、成本低、操作簡單。


圖1示出了本發(fā)明實施例的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器的示意框圖。圖2示出了本發(fā)明實施例的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器的微控制單元模塊的電路示意圖。圖3示出了本發(fā)明實施例的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器的存儲模塊的電路示意圖。圖如為調(diào)整數(shù)據(jù)傳送波特率電路。圖4b為調(diào)整信息數(shù)據(jù)類型電路。圖5示出了本發(fā)明實施例的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器的串口模塊的電路示意圖。圖6示出了本發(fā)明實施例的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)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(jié)合附圖實施例對本發(fā)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(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器，其特征在于包括微控制單元(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(zé)將存儲模塊的信息數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存，然后將該數(shù)據(jù)以串行方式，按照一定的波特率發(fā)送至串口模塊，如圖2所示，微控制單元模塊的處理器采用采用 STC89C58RD+單片機。STC89C58RD+單片機采用5V供電，具有3 字節(jié)的Flash程序存儲器、 1280字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲器(滿足一次性存取512字節(jié)數(shù)據(jù)的要求)，向下兼容AT89C51單片機，支持C語言程序。具體的實現(xiàn)方式為(1)STC89C58RD+引腳PO 口作為訪問存儲模塊的數(shù)據(jù)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 口用于波特率設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽記為Bandl ate0-Batel ate3。 波特率設(shè)置預(yù)留了 16種類型，本信息發(fā)生器主要預(yù)設(shè)了 4800bps、9600bps、38400bps三種。 引腳P1.4-P1.7 口用于數(shù)據(jù)類型選擇，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽記為DataTypeO-DataTypd。數(shù)據(jù)類型主要是針對不同類型設(shè)備的信息數(shù)據(jù)進行識別。數(shù)據(jù)類型設(shè)置預(yù)留了 16種，本信息發(fā)生器主要預(yù)設(shè)了 AIS數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、雷達數(shù)據(jù)、測深儀數(shù)據(jù)、VDR數(shù)據(jù)類型共15種，還有一種是所有15中數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)發(fā)送端；引腳Ρ3. 2用于指示當(dāng)前信息發(fā)生器是否在發(fā)送數(shù)據(jù)。 引腳Ρ3. 7為讀存儲器使能；Ρ2. 3-Ρ2. 4為存儲器使能及數(shù)據(jù)總線寬度設(shè)置。微控制單元模塊還包含了構(gòu)成最小系統(tǒng)的復(fù)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(biāo)準(zhǔn)接口，主要完成信息數(shù)據(jù)的存儲和傳送，電路如圖3。 (1)存儲器存儲器采用CF(Compact Flash，集成閃存)卡實現(xiàn)。CF卡存儲容量IG字節(jié)。 CF卡中存有符合國際海洋電子協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的美國信息互換標(biāo)準(zhǔn)代碼格式的信息。該信息按照一定的規(guī)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(dǎo)航設(shè)備數(shù)據(jù)類型且每組中數(shù)據(jù)類型位置序號固定。CF卡預(yù)存儲信息數(shù)據(jù)的方式分兩步(1)首次使用CF卡時，先使用PC機格式化CF卡， 然后建立一個空白數(shù)據(jù)文本(如data, txt)，利用現(xiàn)有的16進制編輯軟件WinHex獲得所建立空白數(shù)據(jù)文本所在的柱面號、磁頭號、扇區(qū)號，并預(yù)設(shè)空白數(shù)據(jù)文本大小為800M。該步驟只需進行一次；(2)利用PC機向空白數(shù)據(jù)文本中按規(guī)定格式寫入所需的信息數(shù)據(jù)。如！ AIVDM，l，l，，B，169Dec0P008fglrA:N847opd00SD，(^21(回車換行)$GPZDA, 091048. 00,14,01,2005,, (回車換行)…據(jù)此每15行為1組，最大可預(yù)存儲800M信息數(shù)據(jù)。(2)標(biāo)準(zhǔn)接口 通過標(biāo)準(zhǔn)接口將存儲器存儲的信息向微控制單元模塊傳送。本模塊采用了雙接口，即CF卡接口和IDEan tegrated-Drive-Electronics，集成開發(fā)環(huán)境)接口。目的是增強應(yīng)用范圍并可通過PC機直接修改CF卡內(nèi)的數(shù)據(jù)源。圖4中的CF 4.1為標(biāo)準(zhǔn)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，工作模式采用IDE方式。圖4中IDE40為標(biāo)準(zhǔn)的 IDE接口，引腳數(shù)量40針；CF卡插入標(biāo)準(zhǔn)的CF卡槽后，預(yù)存儲在CF卡內(nèi)的信息數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)CF卡卡槽接口傳送給IDE接口。IDE接口再將信息數(shù)據(jù)向STC89C58RD+單片機傳送。IDE 接口與CF卡的關(guān)鍵連接為CF 4. 1的D00-D07分別與IDE40的D0-D7連接，為數(shù)據(jù)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(xiàn)數(shù)據(jù)總線寬度選擇；CF 4. 1的RESET與IDE的RESET連接，實現(xiàn)CF卡復(fù)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(shù)據(jù)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(fā)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(shè)置數(shù)據(jù)總線寬度為8 位(IDE模式下的8位數(shù)據(jù)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(xiàn)CF卡復(fù)位操作。存儲器模塊的具體實現(xiàn)過程為通過STC89C58RD+單片機的P2. 0-P2. 2向IDE接口 A0-A2依次發(fā)出設(shè)置數(shù)據(jù)位寬度為 8位命令、設(shè)置所讀扇區(qū)的柱面號、磁頭號、扇區(qū)號并發(fā)出讀取數(shù)據(jù)命令，STC89C58RD+單片機的P3. 7輸出低電平使得讀取有效，然后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(qū)進行，每次讀取操作將1個扇區(qū)連續(xù)的512字節(jié)數(shù)據(jù)1次性讀入STC89C58RD+單片機設(shè)定的緩沖區(qū)空間中?？刂颇K主要是用于調(diào)整數(shù)據(jù)傳送波特率和調(diào)整信息數(shù)據(jù)類型，其包括調(diào)整數(shù)據(jù)傳送波特率的撥碼開關(guān)及調(diào)整信息數(shù)據(jù)類型的撥碼開關(guān)，電路如圖4。圖如為調(diào)整數(shù)據(jù)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(diào)整數(shù)據(jù)傳送波特率的撥碼開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)4800bpS、9600bpS、38400bpS等速率傳送，預(yù)設(shè)值分別為 0000、0001、0010。圖4b為調(diào)整信息數(shù)據(jù)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(diào)整信息數(shù)據(jù)類型的撥碼開關(guān)可以設(shè)置的數(shù)據(jù)類型有AIS (船舶自動識別系統(tǒng))信息、GPS信息、雷達信息、測深儀數(shù)據(jù)、VDR(船載航行數(shù)據(jù)記錄)信息及以上數(shù)據(jù)的混合等，預(yù)設(shè)值分別為0001、0010、0011、0100、0101、0000。例如撥碼開關(guān)若設(shè)置為0001，則CF卡中的信息數(shù)據(jù)將按照每隔15條信息數(shù)據(jù)輸出一條，實現(xiàn)AIS信息的連續(xù)數(shù)據(jù)。若設(shè)置為0000，則CF卡中的信息數(shù)據(jù)將無間隔的連續(xù)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多類型信息的連續(xù)輸出ο串口模塊是向外部設(shè)備提供串行數(shù)據(jù)的物理接口單元，電路如圖5，其包括將來自單片機的數(shù)據(jù)進行電平轉(zhuǎn)換并輸出的轉(zhuǎn)換器、以及接收轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)并向外部設(shè)備進行連續(xù)信息輸出的9針串口(DB9)且DB9符合RS232接口協(xié)議。具體采用芯片MAX232來實現(xiàn) STC89C58RD+單片機與DB9之間的電平轉(zhuǎn)換。關(guān)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(shù)據(jù)通過DB9接口向外部設(shè)備傳送。根據(jù)船舶通信導(dǎo)航設(shè)備的特點，還預(yù)留了未經(jīng)電平轉(zhuǎn)換而直接傳送串行數(shù)據(jù)的J8接口。其具體實現(xiàn)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(xiàn)提示用戶是否有數(shù)據(jù)在傳送等功能，如圖6所示，其包括LED燈監(jiān)測電路。其中，數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)提示采用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(fā)明提供的信息發(fā)生器主要功能是實現(xiàn)模擬的船舶通信導(dǎo)航信息ASCII格式輸出，其首先將需要輸出的信息數(shù)據(jù)按規(guī)定格式存入CF卡。規(guī)定格式為每15種類型信息數(shù)據(jù)為1組，不同設(shè)備的信息數(shù)據(jù)對應(yīng)不同的位置，且位置序號要與控制模塊中的類型設(shè)置撥碼開關(guān)預(yù)設(shè)值一致。每條信息數(shù)據(jù)之間要以回車換行符分隔。據(jù)此依次存儲。然后，通過控制模塊的撥碼開關(guān)選擇設(shè)備類型及數(shù)據(jù)傳送波特率。最后啟動信息發(fā)生器，在串口上將根據(jù)選擇確定的設(shè)備類型、波特率連續(xù)輸出信息數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器，其特征在于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(guī)定的ASCII格式數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)接口 ；所述控制模塊包括產(chǎn)生調(diào)整數(shù)據(jù)傳送波特率及調(diào)整信息數(shù)據(jù)類型的調(diào)整信號的撥碼開關(guān)，所述控制模塊將撥碼開關(guān)產(chǎn)生的調(diào)整信號輸出至所述微控制單元模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器，其特征在于所述存儲模塊采用CF卡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器，其特征在于所述信息數(shù)據(jù)按照分組在所述存儲模塊進行存儲，并通過撥碼開關(guān)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)輸出類型和輸出速率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器，其特征在于所述串口模塊是向外部設(shè)備提供串行數(shù)據(jù)的物理接口單元，其包括將來自單片機的數(shù)據(jù)進行電平轉(zhuǎn)換并輸出的轉(zhuǎn)換器、以及接收轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)并向外部設(shè)備進行連續(xù)信息輸出的串口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器，其特征在于所述微控制單元模塊包括將存儲模塊的信息讀取到內(nèi)存，并以串行方式按控制模塊設(shè)定的數(shù)據(jù)類型和波特率發(fā)送至串口模塊的單片機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器，其特征在于船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)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并監(jiān)測所述微控制單元模塊數(shù)據(jù)傳送的監(jiān)測電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)生器，其特征在于所述微控制單元模塊采用STC89C58RD+單片機。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種船舶通信導(dǎo)航設(shè)備信息發(fā)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(biāo)準(zhǔn)的ASCII格式信息的存儲器；控制模塊包括產(chǎn)生調(diào)整數(shù)據(jù)傳送波特率及調(diào)整信息數(shù)據(jù)類型的調(diào)整信號的撥碼開關(guān)；微控制單元模塊包括將存儲模塊傳送的信息讀取到內(nèi)存并以串行方式按調(diào)整信號確定的波特率發(fā)送至串口模塊的單片機；串口模塊是向外部設(shè)備提供串行數(shù)據(jù)的物理接口單元。本發(fā)明能夠根據(jù)用戶的需要，按照一定的波特率連續(xù)地輸出一種或多種符合NMEA標(biāo)準(zhǔn)的ASCII格式信息數(shù)據(jù)，便于用戶進行相關(guān)設(shè)備的研制、生產(chǎn)及維護；此外，該信息發(fā)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(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者單海校, 趙秋亮 申請人:浙江海洋學(xué)院