為了實現對水下機器人周圍環境的監測，提出了一種基于PC104與C8051F120的水下機器人環境監測系統設計方案，并完成系統的軟硬件設計。該系統的硬件部分主要是采集下潛深度傳感器、姿態傳感器、溫濕度傳感器的數據，軟件部分采用用Visual C++6.0設計了監控界面。該系統能夠實時顯示視頻和各傳感器數據。實際測試表明，該系統具有穩定性高、準確性高的特點，達到了設計要求。

水下機器人具有重大需求和巨大的市場價值，如：用于泵站流道和葉輪葉片、壩體、橋墩、排沙口、攔污柵、病險水庫等的水下檢查和評估。用于市政飲用水系統中水管、水庫檢查；用于城市排污/排澇管道、下水道檢查；用于科學研究、教學目的的水環境、水下生物的觀測、研究和教學；用于海洋考察、冰下觀察；還有，隨著當前全球化的安全局勢的惡化，水下機器人可以廣泛應用于安全部門，如：檢查大壩、橋墩上是否安裝爆炸物，船側、船底是否有炸彈等。這些功能得實現都是基于水下機器人對于周圍環境的監測，所以采用一種高效、實時、簡單的系統來完成環境監測的功能是十分必要的。在做了多種系統的比較后，提出并設計了基于PC104與C8051F120的水下機器人環境監測系統設計方案，該系統能夠完成對環境的監測功能。

1總體設計

圖1是系統總體結構圖，岸上由微型計算機組成，實時顯示視頻圖像和各傳感器數據；水下由PC104、C8051F120、視頻采集卡、模擬攝像頭、溫濕度傳感器、姿態傳感器、下潛深度傳感器組成。PC104通過視頻采集卡采集模擬攝像頭的信號，C8051F120采集各傳感器的數據，通過串口傳輸給PC104，PC104通過臍纜把視頻信號和各傳感器數據送給岸上的微型計算機，微型計算機進行實時地顯示。

2硬件設計

C8051F120是完全集成的混合信號片上系統型MCU芯片，全速、非侵入式的在系統調試接口，高速、流水線結構的8051兼容的CIP-51內核，真正8位500 ksps的ADC，兩個12位DAC，具有可編程數據更新方式，帶PGA和8通道模擬多路開關，2周期的16 x 16乘法和累加引擎，128 KK或64KB可在系統編程的FLASH存儲器，8448（8K+256）字節的片內RAM，可尋址64KB地址空間的外部數據存儲器接口，硬件實現的SPI、SMBus /I2C和兩個UART串行接口，5個通用的16位定時器，具有6個捕捉/比較模塊的可編程計數器/定時器陣列，片內看門狗定時器、VDD監視器和溫度傳感器。

在本設計中PC104采用的是Em104P—i2909，溫濕度傳感器采用的是DHT11單總線傳感器，姿態傳感器采用的是SCA100T—D01.下潛深度傳感器采用GB-2100A投入式壓力傳感器。電路使用了芯片內部自帶的12位AD轉換器、多路模擬選擇開關和基準電壓電路，使電路變得更簡潔實用，并外接22.118 4 MHz晶振，經過9/4倍頻得到50 MHz.由于溫濕度傳感器和姿態傳感器都只需接在I/O口，下潛深度傳感器接在模擬量輸入口，故之介紹電路板的電源電路和串口電路。圖2是電源電路原理圖，圖3是串口電路原理圖。