技术领域
[0001] 本
发明涉及一种能够自动切换无线通讯方式的新型鱼探仪，属于海洋测绘设备技术领域。
背景技术
[0002] 随着海洋探测开发事业的发展，解决
水下目标的
感知和传递的问题，越来越受到人们的重视。水声学就是解决海洋中信息的传递和处理的科学。水声学主要研究
声波在水下的
辐射、传递与接受，用以解决与水下目标探测和信息传递过程有关的各种声学问题。作为信息载体的声波，在海洋中形成声场的
时空结构，成为近代水声学的
基础研究内容，而提取海洋中声场信息的时空结构式我们用来进行水下探测、识别、通讯及环境监测等的手段，例如远距离目标探测海洋资源开发及鱼群探测等。
[0003] 准确、及时评估鱼类的资源和数量对渔业管理、生产、资源开发和相关行业具有重要意义。其中鱼探仪是作为探测水
生物资源的一种重要手段，广泛应用于渔业资源开发中。鱼探仪搭载在湖泊底部，对水下鱼类目标进行探测。
[0004] 鱼探仪，
超声波探鱼器由显示主机、超声波
传感器及其他配件组成。工作时主要是利用超声波发射、反射和接收的原理。目前国际上应用声纳技术进行鱼类资源评估的应用研究己经比较普遍。以超声波作为探测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是
超声波传感器，习惯上称为超
声换能器。探鱼器工作时首先由超声波传感器发射
信号，信号在水域里传播。当发射信号碰到不同于水的介质如固体、气体等（这里主要是鱼群、海底
岩石等）时一部分信号会反射回来，反射信号经传感器过滤后输入至显示主机里进行分析处理。主机里的微
电子处理器对过滤后的信号分析处理后会以直观的界面显示分析结果，如水底的构造，水深、鱼群
位置、鱼的大小等。
[0005] 随着电子技术的发展，人们把无线通信技术运用到了鱼群资源开发上，多种无线通信技术搭载鱼探仪可以实时监测周围环境，根据反馈回来的信息进行多功能切换，选择合适的通信技术，便于实时获取相关信息。现有的鱼探仪无论通信距离的长短，都采用同一种通信方式，可能造成传输距离短而功耗大或者传输距离远而通信信号弱等问题，从功耗方面的
角度看，现有鱼探仪的通信方式不符合低功耗设计，可能造成使用时间减短，功耗增加的问题。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于，为了克服
现有技术中存在的不足，提供了一种能够自动切换无线通讯方式的新型鱼探仪。
[0007] 为了解决背景技术所存在的问题，本发明的一种能够自动切换无线通讯方式的新型鱼探仪， 包含MCU微
控制器、复位模
块、晶振模块、保险丝模块、滤波模块、电源模块、驱动模块、通信模块、ADC
模数转换模块、超声波发射模块、超声波接收模块和换能器；所述的控制复位
电路、晶振电路、保险丝电路、滤波电路、驱动模块、ADC模数转换模块和超声波发射模块分别与MCU
微控制器电性连接，电源模块为整个系统供电。
[0008] 所述的MCU微控制器用于对超声波接收模块传递的
电信号进行A/D
采样，再根据ADC模数转换模块转换的
数字信号执行相应的控制指令并驱动相应的驱动模块。
[0009] 所述的复位模块用于使整个系统电路恢复到起始状态。
[0010] 所述的晶振模块用于为整个系统提供基本的
时钟信号。
[0011] 所述的保险丝模块用于保护电路，当
电流过大时，电流做功发热，保险丝容易
熔化，造成断路，起到限制电流，保护其他电子器件的作用。
[0012] 所述的滤波模块用于滤去整流
输出电压中的纹波，由电抗元件组成，在负载两端并联电容器C。
[0013] 所述的驱动模块用于根据MCU微处理控制器传递的控制指令驱动通信模块进行通信传输，驱动模块包括：蓝牙驱动单元、WiFi驱动单元和UWB驱动单元，驱动蓝牙驱动单元用于打开蓝牙通信模块选择蓝牙通信方式，驱动WiFi驱动单元用于打开WiFi通信模块选择WiFi通信方式，驱动UWB驱动单元用于打开UWB通信模块选择UWB通信方式。
[0014] 所述的通信模块用于鱼探仪和显示主机或手持终端进行数据的传输，通信模块包括：蓝牙通信模块、WiFi通信模块和UWB通信模块，蓝牙通信模块是选择蓝牙通信方式和显示主机或手持终端进行数据传输，WiFi通信模块是选择WiFi通信方式和显示主机或手持终端进行数据传输，UWB通信模块是选择UWB通信方式和显示主机或手持终端进行数据传输。
[0015] 所述超声波发射模块和超声波接收模块利益鱼探仪本身的超声波测距，鱼探仪用来测深和探测目标的超声波由换能器产生，换能器实现
电能与声能的相互转换，超声波遇到水底、鱼及障碍物等物体时会反射回来，回波的强度根据反射物不同而不同，这主要是物体的
密度大小不同，反射和散射信号的能
力不同，在接收时换能器将声能转换成电压信号，经过滤波、放大后由A/D采集存储起来，然后进行
算法处理，根据信号强弱来判断目标信号。
[0016] 作为本发明的一种优选技术方案，所述的MCU微控制器采用MK60DN512ZVLQ10芯片，具有512KB的FLASH、128KB的SRAM、4个PIT
定时器、16个DMA通道、3个FTM模块、2个l2C模块、2个LPTMR模块，其作为一增强型产品能够有效满足对与鱼探仪
数据处理与各模块的控制。
[0017] 进一步的，所述的MCU微控制器的GPIO端口具有输入和输出两个通道，其中输入通道具有模拟输入和替换功能输入通道；其中输出通道具有替换功能输出通道。GPIO端口作为数字输入/输出口，通过读输入数据寄存器读入外部端口的输入数字电平信号，通过写置位/清零寄存器和输出数据寄存器向端口输出数字电平信号，并且可读出“输出数据寄存器”中的数字信号。
[0018] 作为本发明的一种优选技术方案，所述的MCU微控制器采用的工作方式是输出推挽方式，即当输出高电平时，输出控制打开P-MOS管并关闭N-MOS管；当输出低电平时，输出控制关闭P-MOS管并打开N-MOS管。
[0019] 进一步的，所述的输出推挽方式即当第一控制指令给PTC3端口一个高电平时，打开WiFi驱动单元，此时工作在WiFi通信方式；当第二控制指令给PTC4端口一个高电平时，打开UWB驱动单元，此时工作在UWB工作方式；当第三控制指令给PTC5端口一个高电平时，打开蓝牙驱动单元，此时工作在蓝牙工作方式。
[0020] 进一步的，所述的复位模块在上电或复位过程中，控制MCU微控制器的复位状态，这段时间内让MCU微控制器保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，以便于防止控制MCU微控制器发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。
[0021] 进一步的，所述的晶振模块能够产生MCU微控制器执行指令所必须的时钟
频率信号，MCU微控制器的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，时钟信号频率越高，通常CPU的运行速度也就越快。
[0022] 进一步的，所述超声波发射模块将接收到的方波脉冲信号送入乙类推挽放大电路，用其
输出信号驱动CMOS管，接着将其脉冲信号加到高频脉冲
变压器进行功率放大，最后将放大的脉冲方波信号加到换能器上产生超声波并将其发射出去。
[0023] 进一步的，所述超声波接收模块由OP37构成的两级运放电路，TL082构成的二阶
带通滤波电路以及LM393构成的比较电路三部分组成。
[0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用了WiFi/蓝牙/UWB三种通信方式，解决了鱼探仪通信方式单一的问题；本发明的鱼探仪可根据通信距离的不同自主选择通信方式，具有通信效果好，通信方式易于选择的优点，不仅能够实现鱼探仪和终端的数据传输，而且高效节能，能够在一定程度上降低鱼探仪的通信功，耗延长使用时间，降低
能源浪费。
附图说明
[0025] 图1为本发明的鱼探仪整体结构设计图。
[0026] 图2为本发明的MCU微控制器的GPIO端口原理图。
[0027] 图3为本发明的MCU微控制器的电路图。
[0028] 图4为本发明的滤波模块的电路图。
[0029] 图5为本发明的保险丝模块的电路图。
[0030] 图6为本发明的晶振模块的电路图。
[0031] 图7为本发明的复位模块的电路图。
[0032] 图8为本发明的超声波接收模块的电路图。
[0033] 图9为本发明的超声波发射模块的电路图。
[0034] 附图标记说明：1.MCU微控制器、2.复位模块、3.晶振模块、4.保险丝模块、5.滤波模块、6.电源模块、7.驱动模块、8.通信模块、9.ADC模数转换模块、10.超声波发射模块、11.超声波接收模块、12.换能器、13.显示主机或手持终端。
具体实施方式
[0035] 下面将结合本发明
实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036] 参见图1至图9，本发明涉及一种能够自动切换无线通讯方式的新型鱼探仪，包含MCU微控制器1、复位模块2、晶振模块3、保险丝模块4、滤波模块5、电源模块6、驱动模块7、通信模块8、ADC模数转换模块9、超声波发射模块10、超声波接收模块11和换能器12；所述的控制复位电路2、晶振电路3、保险丝电路4、滤波电路5、驱动模块7、ADC模数转换模块9和超声波发射模块10分别与MCU微控制器1电性连接，电源模块6为整个系统供电。
[0037] 所述的MCU微控制器1用于对超声波接收模块11传递的电信号进行A/D采样，再根据ADC模数转换模块9转换的数字信号执行相应的控制指令并驱动相应的驱动模块7。
[0038] 所述的复位模块2用于使整个系统电路恢复到起始状态。
[0039] 所述的晶振模块3用于为整个系统提供基本的时钟信号。
[0040] 所述的保险丝模块4用于保护电路，当电流过大时，电流做功发热，保险丝容易熔化，造成断路，起到限制电流，保护其他电子器件的作用。
[0041] 所述的滤波模块5用于滤去整流输出电压中的纹波，由电抗元件组成，在负载两端并联电容器C。
[0042] 所述的驱动模块7用于根据MCU微处理控制器1传递的控制指令驱动通信模块8进行通信传输，具体包括蓝牙驱动单元、WiFi驱动单元和UWB驱动单元，驱动蓝牙驱动单元用于打开蓝牙通信模块选择蓝牙通信方式，驱动WiFi驱动单元用于打开WiFi通信模块选择WiFi通信方式，驱动UWB驱动单元用于打开UWB通信模块选择UWB通信方式。
[0043] 所述的通信模块8用于鱼探仪和显示主机或手持终端13进行数据的传输，具体包括蓝牙通信模块、WiFi通信模块和UWB通信模块，蓝牙通信模块是选择蓝牙通信方式和显示主机或手持终端进行数据传输，WiFi通信模块是选择WiFi通信方式和显示主机或手持终端进行数据传输，UWB通信模块是选择UWB通信方式和显示主机或手持终端进行数据传输。
[0044] 所述超声波发射模块10和超声波接收模块11利益鱼探仪本身的超声波测距，鱼探仪用来测深和探测目标的超声波由换能器12产生，换能器12实现电能与声能的相互转换，超声波遇到水底、鱼及障碍物等物体时会反射回来，回波的强度根据反射物不同而不同，这主要是物体的密度大小不同，反射和散射信号的能力不同，在接收时换能器12将声能转换成电压信号，经过滤波、放大后由A/D采集存储起来，然后进行算法处理，根据信号强弱来判断目标信号。
[0045] 进一步的，所述的MCU微控制器1采用MK60DN512ZVLQ10芯片，具有512KB的FLASH、128KB的SRAM、4个PIT定时器、16个DMA通道、3个FTM模块、2个l2C模块、2个LPTMR模块，其作为一增强型产品能够有效满足对与鱼探仪数据处理与各模块的控制。
[0046] 进一步的，所述的MCU微控制器1的GPIO端口具有输入和输出两个通道，其中输入通道具有模拟输入和替换功能输入通道；其中输出通道具有替换功能输出通道。图2中的VDD/VDD_FT表示对于兼容5V电平输入的端口使用VDD_FT，对于3.3V电平输入的端口使用VDD。GPIO端口作为数字输入/输出口，通过读输入数据寄存器读入外部端口的输入数字电平信号，通过写置位/清零寄存器和输出数据寄存器向端口输出数字电平信号，并且可读出“输出数据寄存器”中的数字信号。
[0047] 进一步的，所述的MCU微控制器1采用的工作方式是输出推挽方式，即当输出高电平时，输出控制打开P-MOS管并关闭N-MOS管；当输出低电平时，输出控制关闭P-MOS管并打开N-MOS管。
[0048] 进一步的，所述推挽方式当第一控制指令给PTC3端口一个高电平时，打开WiFi驱动单元，此时工作在WiFi通信方式；当第二控制指令给PTC4端口一个高电平时，打开UWB驱动单元，此时工作在UWB工作方式；当第三控制指令给PTC5端口一个高电平时，打开蓝牙驱动单元，此时工作在蓝牙工作方式。
[0049] 进一步的，所述的复位模块2在上电或复位过程中，控制MCU微控制器1的复位状态，这段时间内让MCU微控制器1保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，以便于防止控制MCU微控制器1发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。
[0050] 进一步的，所述的晶振模块3能够产生MCU微控制器1执行指令所必须的时钟频率信号，MCU微控制器1的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，时钟信号频率越高，通常CPU的运行速度也就越快。
[0051] 进一步的，所述超声波发射模块10将接收到的方波脉冲信号送入乙类推挽放大电路，用其输出信号驱动CMOS管，接着将其脉冲信号加到高频脉冲变压器进行功率放大，最后将放大的脉冲方波信号加到换能器12上产生超声波并将其发射出去。
[0052] 进一步的，所述超声波接收模块11由OP37构成的两级运放电路，TL082构成的二阶带通滤波电路以及LM393构成的比较电路三部分组成。
[0053] 工作过程，包含以下具体步骤：第一步：预先设定的
阈值，根据三种通信方式的传输距离不同进行分段，所设阈值的下限为10m，所设阈值的上限为40m。
[0054] 第二步：通过超声波接收模块反馈的距离信息，当距离信息值大于预先设定阈值的上限时，执行第一控制指令，当距离信息值在预先设定阈值的范围内时，执行第二控制指令，当距离信息值小于预先设定阈值的下限时，执行第三控制指令。
[0055] 第三步：第一控制指令驱动WiFi驱动单元打开WiFi通信模块选择WiFi通信方式，第二控制指令驱动UWB驱动单元打开UWB通信模块选择UWB通信方式。
[0056] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附
权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0057] 此外，应当理解，虽然本
说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
