基于磁阻傳感器的低功耗方向指示系統(tǒng)

　　2.5.2 　主程序

　　主程序完成對各模塊初始化程序的調(diào)用并進入低功耗模式。其程序流程圖如圖8 所示。

　圖8 　主程序流程圖。

　　本系統(tǒng)使用默認的時鐘設(shè)置,即DCO 振蕩器作為MCL K(供CPU 工作) 與L FXT1CL K 低頻時鐘源作為ACL K(供定時器,ADC 工作) ,為整個系統(tǒng)利用低功耗模式做準備。在之后的工作中,各中斷源按需向CPU 申請退出低功耗模式,完成工作后,CPU 返回低功耗模式。

　　2.5.3 　AD 轉(zhuǎn)換及方向確定

　　該部分程序完成運放輸出信號的AD 轉(zhuǎn)換、所得數(shù)據(jù)的分析處理及調(diào)用LCD 顯示函數(shù)完成方向指示的刷新。

　　AD 模塊函數(shù)分ADC 初始化函數(shù)ADC12_ Init和AD 中斷函數(shù)ADC12_ISR(包括方向的決定) 。

　　本系統(tǒng)使用定時器A 觸發(fā)AD 模塊進行轉(zhuǎn)換。

　　ADC 初始化函數(shù)主要完成了定時器A 及AD 模塊的初始化工作。定時器A 的初始化工作設(shè)置了其計數(shù)周期,即設(shè)定了AD 的工作周期。AD 模塊的初始化工作中選定了內(nèi)部215 V 參考源,并設(shè)置在完成一次序列轉(zhuǎn)換(兩個通道的轉(zhuǎn)換) 后申請AD 中斷。同時,定時器A 與ADC 同時選擇ACL K 作為工作時鐘,準備低功耗工作。

　　AD 中斷函數(shù)首先對信號進行平均值濾波(對無規(guī)律的噪聲尤其實用) 。完成濾波后對數(shù)據(jù)進行線性變換并局部修正,由angle = arctan ( Y_axis/ X_axis) 得到以傳感器為正方向的角度值。最后加以磁偏角和液晶與傳感器夾角補償,實際方向角度輸出到LCD 顯示。

　　2.5.4 　按鍵處理及磁偏角設(shè)置

　　該部分程序完成按鍵操作以實現(xiàn)磁偏角設(shè)置與鎖定功能。該部分程序使用狀態(tài)變量KeyStatus 來對按鍵的不同功能組合進行分類,分別有主界面狀態(tài)、磁偏角設(shè)置狀態(tài)及鎖定狀態(tài)。

　　按鍵初始化函數(shù)設(shè)置了初始按鍵功能為主界面狀態(tài)。按鍵中斷響應(yīng)函數(shù)首先對按鍵進行消抖確認(使用定時器B 完成其中的延時) ,然后調(diào)用按鍵功能執(zhí)行函數(shù),并由其返回參數(shù)改變當(dāng)前按鍵功能狀態(tài)。按鍵功能執(zhí)行函數(shù)分按鍵分狀態(tài)給予具體功能響應(yīng),具體功能見程序流程圖。其中磁偏角設(shè)置狀態(tài)下,確定功能還將把新的磁偏角寫入FLASH ;鎖定功能將關(guān)閉定時器A 和ADC ,即系統(tǒng)暫停信號轉(zhuǎn)換。

　　2.5.5 　LCD 的驅(qū)動：

　　該部分為LCD 的定位、寫入、清除,及中英字符顯示等功能的驅(qū)動程序,這里不做詳細展開。

　　2.5.6 　LCD 的系統(tǒng)顯示：

　　該部分程序完成指南針的圖形顯示、方向的文字與數(shù)值顯示,以及磁偏角設(shè)置界面的顯示。

　　直接涉及界面顯示的函數(shù)有顯示指南針表盤函數(shù)LCD_disp_Panel ,指南針更新顯示函數(shù)LCD_up2date ,以及與磁偏角設(shè)置功能相關(guān)的顯示函數(shù)Enter_Cipianjiao 、Exit_Cipianjiao 、Change_Cipianjiao 。

　　3 　系統(tǒng)測試

　　3.1 　測試方案

　　關(guān)于方向精度的測量,我們將方向指示系統(tǒng)每轉(zhuǎn)10°做一次測量,將其理論值與實際測量值記錄,并加以比較。

　　關(guān)于電路功耗測量,我們在電源輸入端串聯(lián)一小電阻,通過測量電阻兩端電壓,經(jīng)公式計算得到電路輸入總電流,即可求得電路總功耗。在液晶鎖定模式(僅液晶工作,其余電路不工作) 下,用同樣的方法求得其總功率,兩者之差即為我們電路模塊(液晶不工作情況下) 的功耗。

　　3.2 　測試數(shù)據(jù)與儀器

　　3.2.1 　方向精度

　　實際測得值與理論值見表2 所示。

表2 數(shù)據(jù)測試表

　　31212 功耗：

　　經(jīng)過測量所得的電路模塊功耗見表3 。

　表3 　功耗測試表

　　4 　設(shè)計總結(jié)

　　本設(shè)計通過合理選用元件及優(yōu)化的軟硬件設(shè)計,使我們制作的方向指示系統(tǒng)具有顯著的低功耗、低成本、便攜式、高精度的特點。

　　在設(shè)計制作過程中,我們對電路的每一部分都進行了嚴密的分析論證和參數(shù)計算,并經(jīng)過長時間的調(diào)試逐步優(yōu)化我們的設(shè)計。積累總結(jié)了許多硬件電路方面的經(jīng)驗。一些算法的巧妙編寫也使我們的設(shè)計達到了事半功倍的效果。我們將繼續(xù)對此項目作進一步的探索,使方向指示系統(tǒng)的功能更加完善,應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。