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本文的主要任务是设计一个嵌入式的系统,这个系统用于中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院研发的大地电磁探测仪器之中,作为仪器的辅助控制电路。辅助控制电路所要实现的功能是完成精确时钟信号的提取,获取GPS的坐标,航向,航速的信息。在海底工作时,为主控制电路提供采集到的仪器方位角,倾斜角和温度数据。在文中,选用ATmega128L作为辅助控制电路的微控制器;iTrax02作为GPS模块,用来实现提供精确时钟信号和NMEA协议RMC数据的功能;选用ZCC211N-TTL模块方位角传感器采集仪器的方位角数据;选用MMA6260加速度传感器测量科考船加速度配合方位角传感器与GPS模块作为GPS定位的补充措施,并且仪器在海底工作时根据其输出电压计算获取仪器的倾斜角数据;选用LM75温度传感器采集环境温度。此外,选用MAX3232芯片完成电平转换功能,用于将GPS模块和AVR单片机ATmega128L的UART串口TTL电平转换为RS232电平与PC机通信;选用SN54125芯片实现程序控制数据电路开关,解决了GPS模块与方位角传感器UART串口分时使用的问题;使用9430芯片实现了程序控制各部件电源供应的开通以关断;使用LTC3459芯片将3.3V电源转换为5V稳压电源驱动方位角传感器ZCC211N-TTL;选用TL062D集成运算放大器放大MMA6260加速度传感器输出电压,为ATmega128L的模数转换器提供合适的电压输入。硬件部分的设计使用Altium Protel软件工具绘制电路原理图和PCB电路板。在软件设计方面,以WIN_AVRGCC编译器与AVR Studio配合作为编程环境,使用C语言编写程序,然后将编译后的机器代码通过JTAG仿真器下载到ATmega128L的FLASH程序存储器中。