1、本論文提出了新的冰層厚度傳感器改進(jìn)方案，研制成功以復(fù)雜可編程邏輯器件(CPID)為數(shù)據(jù)采集核心電路的新型低功耗冰厚傳感器，并在中國第24次南極科學(xué)考察中得到應(yīng)用。 新型冰層厚度傳感器采用Altera公司生產(chǎn)的MAX Ⅱ系列CPLD器件EPMl270T144I5，代替原系統(tǒng)中的大量模擬開關(guān)，擴(kuò)展了中央數(shù)據(jù)處理器I/O口，完成了數(shù)據(jù)采集譯碼功能。由于CPLD芯片具有體積小、重量輕、動(dòng)態(tài)功耗極低的特點(diǎn)，大大簡化了新型冰層厚度傳感器數(shù)據(jù)

2、采集電路的結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)整體功耗。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使用Verilog HDL語言編寫了CPLD器件的應(yīng)用程序，在精簡結(jié)構(gòu)的同時(shí)，有效地提高了系統(tǒng)可靠性。 為了降低冰層厚度傳感器的整體功耗，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中除盡量選用低功耗器件外，針對(duì)CPLD器件靜態(tài)功耗較大的特點(diǎn)，采用了雙路電源。其中一路為可控電源，它在采集數(shù)據(jù)時(shí)僅給CPLD供電，其余時(shí)刻都處于休眠狀態(tài)。另一路電源是為除CPLD外的整個(gè)系統(tǒng)供電，所以它一直處于工作狀態(tài)。在傳感器系統(tǒng)中實(shí)

3、驗(yàn)數(shù)據(jù)是每間隔一段時(shí)間采集一次，因此把采集程序作為中斷程序處理，這樣可以盡量減少CPLD的使用時(shí)間。另一方面微處理器MSP430是16位超低功耗單片機(jī)，它有多種低功耗模式，當(dāng)主程序完成系統(tǒng)初始化后就選擇處理器進(jìn)入某種低功耗狀態(tài)，只有中斷時(shí)間到時(shí)微處理才從低功耗模式中喚醒，完成功能之后又可以進(jìn)入相應(yīng)的低功耗模式。通過上述方法，在硬件和軟件方面都盡可能的減少了能量消耗。 考慮到傳感器要在一年多時(shí)間內(nèi)在南極低溫環(huán)境中連續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集實(shí)

4、驗(yàn)工作，傳感器系統(tǒng)中使用了容量為1G的SD卡大容量存儲(chǔ)器，它的特點(diǎn)是讀寫速度快，讀寫方便，具有極強(qiáng)的保密性，支持熱插拔功能。由于它的容量較大而傳感器采集一次的數(shù)據(jù)占用空間比較小，因此一個(gè)SD卡足夠保存一年的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在南極極其寒冷的氣候條件下，操作人員對(duì)數(shù)據(jù)的存取操作十分簡便，較好地滿足了實(shí)驗(yàn)工作環(huán)境對(duì)冰檢測系統(tǒng)設(shè)備性能的需求。 新研制成功的新型冰層厚度傳感器于2007年9月22日到10月18日在大連理工大學(xué)海岸與近海工程國家重