基于磁阻傳感器的低功耗方向指示系統(tǒng)

表1 　噪聲參數(shù)表

　　噪聲幅度　280 ×√10 ×500 (放大倍數(shù)) =10 mV 級(jí) 。

　　分析　噪聲具有一定幅度,對(duì)輸出造成影響,將在程序中采用軟件濾波來(lái)減小其影響。

　　2.4 　硬件設(shè)計(jì)

　　2.4.1 　電源模塊

　　本電路提供了兩種電源的輸入方式———電池供電(由圖中BA T 輸入) 和DC/ DC 適配器供電(由圖中J 1 輸入) ,通過(guò)波動(dòng)開關(guān)K1 選擇供電方式,K2 為總電源開關(guān)。電源穩(wěn)壓器件為線性穩(wěn)壓芯片AMS1117 ,輸出313 V ,作為硬件系統(tǒng)其他芯片與電路的電源。

　　2.4.2 　傳感器及信號(hào)放大電路

　　該部分由傳感器HMC1052 、儀表運(yùn)放INA332和電壓參考源REF3212 組成,完成系統(tǒng)的模擬電路功能。其原理如圖6 所示。

圖6 　放大電路模塊原理圖。

　　由21312 中運(yùn)放的放大倍數(shù)G = 5 + 5 (R2 / R1 )可得,兩軸信號(hào)的放大倍數(shù)分別是46214 與42*(詳見21312 放大倍數(shù)分析與計(jì)算)由于INA332 是串聯(lián)型儀表放大器,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定信號(hào)正常放大要求共模信號(hào)與參考電壓有對(duì)應(yīng)的輸入關(guān)系,如圖7 所示。

圖7 　共模輸入信號(hào)與參考電壓關(guān)系表。

　　必須依據(jù)參考電壓輸入一定的共模信號(hào)才能使INA332 正常工作。

　　電壓參考源REF3212 輸出1125 V。整個(gè)系統(tǒng)供電為313 V ,傳感器輸出的共模電壓為313/ 2 =1165 V ,符合上述要求,且AD 采用215 V 參考,如此可使輸入信號(hào)獲得最大動(dòng)態(tài)范圍。傳感器電路帶有置位/ 復(fù)位按鍵。按鍵產(chǎn)生高電流脈沖進(jìn)入置位/復(fù)位帶,可以校準(zhǔn)傳感器靈敏度。

　　2.4.3 　MSP430 單片機(jī)及周邊電路

　　在MSP430 周邊電路中, Y1 用鐘表晶振321768 kHz 作為低速時(shí)鐘源,Y2 用8 MHz 作為高速時(shí)鐘源XT2CL K。P610/ A0 和P610/ A0 用其第二功能,與INA332 的輸出相連接,作為模數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入口。部分P2 和部分P3 口作為與LCD 的通信端口,另一部分P3 口和部分P4 口控制8 個(gè)L ED指示燈。P112 - P115 口作為按鍵中斷的申請(qǐng)出入端口 。

　　2.5 　軟件設(shè)計(jì)：

　　2.5.1 軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)與算法描述：

　　我們通過(guò)算法對(duì)數(shù)字量進(jìn)行處理,消除干擾,得到了誤差低于1°的方向角數(shù)值,以圖形和數(shù)字兩種形式顯示。磁偏角設(shè)置功能使方向角指示更加準(zhǔn)確。信息鎖定功能方便了用戶的使用。

　　(1) 數(shù)據(jù)的形式:

　　理論　以X , Y 為坐標(biāo)的點(diǎn)集是以原點(diǎn)為圓心的圓。

　　實(shí)際　以X , Y 為坐標(biāo)的點(diǎn)集基本形成一個(gè)原點(diǎn)偏離圓心的橢圓,原因是兩軸靈敏度及放大倍數(shù)不一致使他們變化范圍不同,而參考源與兩軸不同的失調(diào)電壓使橢圓圓心偏離原點(diǎn)。

　　(2) 算法工作。

　?、佘浖V波,減小噪聲造成的誤差②將兩軸數(shù)據(jù)線性變換為符合正切函數(shù)的點(diǎn),并作局部調(diào)整,最后確定角。