海洋浮标电源管理策略研究及系统实现

发布时间：2022-07-19 12:19

　　海洋浮标是海洋研究中重要的水文气象数据收集设备,由于海洋浮标远离陆地工作,一直以来浮标存在能量难以续航的困难。如何及时补充海洋浮标能量,减少不必要的能量消耗,延长海洋浮标设备的有效工作时间成为亟待解决的问题。基于此课题研究设计出一套面向海洋浮标的电源智能管理系统。论文首先调研了当前各领域嵌入式系统的电源管理方案和策略,然后对海洋浮标的工作特点和功能需求进行了分析,在此基础上从硬件低功耗和软件策略两个方面针对海洋浮标提出一套电源管理系统的总体方案。系统以MSP430F169超低功耗、多工作模式的单片机为主控芯片,采用具有毫瓦级功率采集和管理功能的bq25504芯片进行太阳能和波浪震动能量收集,储存到锂电池中,利用MAX17049芯片进行锂电池电量检测,通过低功耗电压转换芯片MP4350和G0507S实现电压转换,同时利用MOS管进行负载开关的控制。在硬件低功耗设计的基础上,论文中提出了包括操作系统和负载动态电源管理方案,操作系统在多工作模式转换,负载根据电池剩余电量和功能需求,在考虑功耗和单个负载权重因子之后,筛选出符合当前电量和功能需求的工作模式。系统完成了能量收集贮存、单片机控制、电... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 电源管理研究现状
    1.4 本课题主要研究内容
第2章 系统总体方案设计
    2.1 系统的总体要求
        2.1.1 海洋浮标设备的功能需求分析
        2.1.2 电源管理的特点和硬件平台的选择
    2.2 系统的硬件设计方案
        2.2.1 能量收集贮存模块
        2.2.2 单片机控制模块
        2.2.3 电压转换模块
        2.2.4 负载管理模块
        2.2.5 电量检测模块
    2.3 电源管理策略
        2.3.1 硬件低功耗电源管理策略
        2.3.2 软件低功耗电源管理策略
    2.4 小结
第3章 系统硬件设计与实现
    3.1 总体硬件方案
    3.2 能量收集贮存模块硬件设计与实现
    3.3 电源管理控制模块硬件设计与实现
        3.3.1 单片机控制模块
        3.3.2 电压转换模块
        3.3.3 负载管理模块
        3.3.4 电量检测模块
    3.4 系统样机设计与实现
    3.5 本章小结
第4章 系统的电源管理策略与软件仿真
    4.1 电源管理策略总体方案
    4.2 电源管理策略
        4.2.1 系统电源管理策略方案
        4.2.2 负载电源管理策略方案
    4.3 电源管理策略软件仿真
    4.4 本章小结
第5章 系统功能测试和分析
    5.1 硬件功能测试
        5.1.1 能量收集贮存功能测试
        5.1.2 核心控制板功能测试
        5.1.3 电量检测模块测试
        5.1.4 电压转换模块功能测试
    5.2 电源管理策略结果分析
        5.2.1 从功耗角度分析电源管理策略
        5.2.2 从负载权重因子的角度分析电源管理策略
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3663402