摘要：隨著水聲通信技術的快速發展，水聲遙控系統也已投入使用，它在水下通信、遙測及水下航行器的控制等方面有著廣闊的應用前景。該設計基于微功耗單片機MSP430F169作為處理器設計路以便實現不同頻率信號的產生、選擇及顯示，并選用D類功放對所產生的信號進行功率放大。系統軟件根據所設計的電路進行移頻編程，根據MFSK調制的基本原理，通過采用添加保護時間抵抗碼間干擾的編碼方案，完成不同遙控信號的產生、控制及顯示。

作為水聲通信技術的一種應用，水聲遙控技術的發展與水聲通信技術息息相關。近年來，PSK以及MPSK、DPSK(相移差鍵控)等被用于高通信速率場合中的信道編碼，已成為當前水聲通信領域的主要研究方向之一，被國外很多系統應用。水聲通信技術近年來由非相干通信向相干通信的方向發展，并且隨著數字電路及信號處理芯片計算能力的提高，水聲通信系統的調制方式、信號處理方法等都逐漸采用各種高端復雜的技術，比如自適應均衡技術、空間調制技術、分集接收技術、盲均衡技術等。近二十年來，水聲遙控技術也得到了迅速的發展。我國已經能夠以200～400 bit/s的速率在2 kHz帶寬內利用時延編碼和實時信道標校技術實現水聲信號數字傳輸，它的特點是中低速率，沿水平方向中等作用距離的低誤碼率。

水聲遙控系統主要向著以下幾個方向發展：1)靈活性好，系統能夠適應海灣、河流入海口等近海混濁區域和深海遠洋海域。2)體積變小，系統體積小、重量輕，便于攜帶，有利于產品的使用和推廣。3)可靠性高，系統能夠準確的完成遙控指令信號的傳送、接收和判決。對于需要長期在水下作業的系締，超低功耗已也成為水聲遙控系統的重要研究研究方向，本設計采用超低功耗的MSP430F169的單片機進行設計，使系統工作時間增長，減少了由于更換電池而帶來的人力物力的浪費;采用編碼調制信號并且可以提高系統功能的可靠性。

1 系統總體設計

遙控發射系統硬件部分由信號產生電路，D類功放電路等組成;信號產生電路主要采用以MSP430F169為核心的最小系統電路，MSP430F 169最小系統主要由主控MCU、電源、復位電路、時鐘電路、JTAG調試電路等模塊組成。電源模塊為MCU及各外圍模塊提供電源，時鐘模塊為MCU提供時鐘源，JTAG接口用于單片機的程序調試和仿真。D類(丁類)功率放大器也稱數字功放，它是用音頻信號的幅度去線性調制高頻脈沖的寬度，與模擬功放的主要差別在于功率管的工作狀態，它采用PWM(脈寬調制)原理設計，功率管工作在開關狀態。

2 MSP430最小系統電路設計

MSP4301F16x系列是TI的MSP430F1x系列(FLASH存儲器型)單片機中功能最強大的子系列。MSP430F16x具有更大的程序和數據存儲區、更多的外圍模塊，其片內甚至還包括一個硬件乘法器。與此同時該系列單片機的開發工具簡便，內置DMA和D/A轉換模塊，其具有豐富的片內外圍，性價比極高，所以本題目采用這個型號作為微處理器。

MSP430F16x系列是超低功耗Flash型16位RISC指令集單片機。它采用“馮-紐曼”結構，RAM、ROM和全部外圍模塊均位于同一個地址空間內。它的體系結構由五種低功耗模式組成，最優化降低了系統功耗。MSP430x15x/16x/161x系列處理器片內有二個固定16位定時器、8路快速的12位A/D轉換器、雙路8/12位D/A轉換器、兩個通用連續同步/非同步通信接口(USART)、I2C、DMA。

2.1 電源電路

對于MSP430F169最小系統來說，MSP430F169及其部分外圍模塊需要3.3V電源，其他模塊則需要5V電源。為了給系統供電方便，可以使用電源轉換芯片將5V電壓轉換成3.3V電壓。設計采用芯片AMS117—3.3來進行DC—DC電壓轉換，其中，三個電容用來進行穩壓濾波，使得系統電源穩定，用LED用來指示電源狀態。

2.2 晶振電路

單片機MSP430F169的時鐘模塊有數字控制振蕩器DCO、低速晶體振蕩器、高速晶體振蕩器3個時鐘源，這些時鐘模塊可產生MCLK(主系統時鐘)、SMCLK(子系統時鐘)和ACLK(輔助時鐘)3種不同頻率的時鐘，系統可以通過軟件根據具體需求來選擇不同的時鐘以滿足不同模塊的需求。數字控制振蕩器DCO，集成在MSP430F169內部。當外部振蕩器失效時，系統會自動選擇DCO振蕩器為MCLK時鐘源。高速晶體振蕩器XT2可外接450 kHz-8 MHz的晶體振蕩器。

2.3 復位電路

微控制器正常工作時該引腳將處于高電平才能正常工作。在系統中，復位電路主要完成系統的上電復位和系統在運行時用戶的按鍵復位，復位電路可由簡單的RC電路構成，也可使用其的相對較復雜，但功能更完善的電路。在這里采用簡單的由電阻、電容、二極管構成的RC復位電路。經使用證明，其復位邏輯是可靠的。

2.4 JTAG電路

MSP430F169具有60KB可電擦寫的FLASH存儲器和JTAG調試接口，可先將編譯好的程序通過JTAG接口下載到FLASH內，然后通過JTAG接口進行程序控制，讀取片內CPU狀態及存儲器內容等為設計者調試提供便利，整個編譯、調試過程均在同一個軟件集成環境中進行，不需要專門的仿真器和編譯器，這種JTAG調試、FLASH技術和集成開發環境相結合的開發方式，具有實用、便捷、價格便宜等優點。

2.5 鍵盤控制及數碼管顯示電路

對于本次設計，需要對系統進行控制使其產生不同的信號，并顯示產生的信號，這就需要用到鍵盤和LED顯示。本設計要產生6個信號，為了使設計方便，簡化電路，采用獨立按鍵式鍵盤。這種鍵盤是直接用MSP430的I/O端口線構成單個的按鍵電路，每個按鍵獨立的占用一根I/O線，每個按鍵的工作狀態相互獨立，不受其他I/O線的影響。對于顯示部分，采用七段數碼管即可完成。