水平定向鉆進(jìn)跟蹤/導(dǎo)向儀中地下傳感發(fā)射探頭

3．2 MSP430F149與DSP通信

DSP引導(dǎo)：激活RESET，置MMAP=0和BMODE=1(選擇IDMA引導(dǎo))；撤消RESET，通過IDMA接口裝載ADSP2189程序。程序執(zhí)行被堵塞，直到程序存儲器的地址0寫PM(0x0000)。ADSP2189響應(yīng)IDMA控制信號并提供確認(rèn)信號IACK。寫PM(0x0000)，開始DSP程序執(zhí)行。

DSP存儲器的讀／寫：由4個控制輸入管腳選擇。IDMA接口選擇IS和地址鎖存使能(IAL)有效時，ADSP2189將地址總線上的地址寫入IDMA控制寄存器，被鎖存的地址不能由主控制器讀回。IDMA接口選擇IS和讀選通IRD有效時，ADSP2189將IDMA控制寄存器所指的存儲單元內(nèi)容輸出到IDMA數(shù)據(jù)總線上。IDMA接口選擇IS和寫選通IWR有效時，ADSP2189將數(shù)據(jù)總線上的輸人數(shù)據(jù)寫到IDMA控制寄存器所指的存儲單元中。訪問應(yīng)答IACK確認(rèn)數(shù)據(jù)讀／寫操作的完成，作為IDMA接口忙的指示信號。

DSP狀態(tài)檢測：將待發(fā)射數(shù)據(jù)以固定的格式存放在DSP的數(shù)據(jù)區(qū)，然后向DSP發(fā)中斷；DSP接收到中斷后，調(diào)制及發(fā)射過程中會引起DSP-FL0一MSP430F149-P4．2的電平變化。在1ms內(nèi)若檢測到變化，DSP工作正常；未檢測到變化，DSP工作不正常，重新調(diào)用DSP程序引導(dǎo)模塊。

3．3傳感器檢測

(1)傾角檢測：在溫度不變的情況下，單軸加速度計輸出值與傾角的正弦值成線性關(guān)系，主要通過查表的方式得到傾角值，并運(yùn)用最小二乘法進(jìn)行相應(yīng)的溫度補(bǔ)償。

(2)面向角檢測：利用MSP430F149定時器的兩個捕獲／比較模塊實現(xiàn)了對雙軸加速度計的雙脈寬輸出的測量。

(3)溫度檢測：通過MSP430F149的I／O引腳直接訪問溫度傳感器，讀取溫度值，并進(jìn)行相應(yīng)的判斷。

此外，還設(shè)定了看門狗定時器，防止程序跑飛。

4系統(tǒng)安裝誤差軟件修正

由于探頭安裝過程中軸線偏移以及相關(guān)基準(zhǔn)線未能對準(zhǔn)等，傾角傳感器和面向角傳感器總會產(chǎn)生一定誤差。也就是說，當(dāng)探頭傾角及面向角處于絕對零位時，對應(yīng)傳感器測量結(jié)果并不是零值，存在一定的偏差，且不同探頭的初始偏差也不相同。利用MSP430F149的程序存儲器是Flash型可在線編程的特點(diǎn)，在整個系統(tǒng)裝配完成后第一次上電時用軟件實現(xiàn)誤差修正。誤差修正軟件流程圖如圖5所示。

Flash存儲器由很多相對獨(dú)立的段組成，主要分為信息存儲區(qū)(A、B段)和主存儲區(qū)，可在一個段中運(yùn)行程序，而對另一個段進(jìn)行擦除或?qū)懭霐?shù)據(jù)等操作；主要用于保存用戶程序或重要的數(shù)據(jù)、信息等一些掉電后不丟失的數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序在主存儲區(qū)中，主要是對信息存儲區(qū)中的A段進(jìn)行擦除和寫數(shù)據(jù)。 第一次上電時探頭放置在特定的標(biāo)定平臺上，使探頭傾角及面向角處于絕對零位。這時探頭上電，運(yùn)行主程序，傳感器測得的數(shù)據(jù)即為因安裝而形成的固定偏差。把測得的數(shù)據(jù)寫入Flash存儲模塊中鎖定，使以后程序不能再對此段程序存儲單元進(jìn)行改寫，掉電后也不會被擦除。探頭以后上電工作通過對特定存儲單元數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，不再執(zhí)行上述過程。但將傳感器每次測量所得數(shù)據(jù)減去第一次上電所測偏差值，即得絕對測量值。在對Flash操作前先要停掉看門狗，防止操作期間看門狗定時器溢出。該子程序流程如圖6所示。

地下傳感發(fā)射探頭運(yùn)用單片機(jī)MSP430F149方便地實現(xiàn)了對傳感器輸出信號的采集、DSP的控制與管理、電源模塊的管理等。同時，采用先進(jìn)的DSP技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制、同步以及相關(guān)的數(shù)字信號處理，為地面接收解調(diào)以及定位測深提供了可靠的保障。系統(tǒng)具有：體積小、成本低、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)，并采用低功耗設(shè)計，探頭在地下可連續(xù)工作十余小時，為水平定向鉆進(jìn)穿越更長的施工工程提供了有利的條件。