基于STM32的測量定位系統(tǒng)設計(共52頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上第一章 緒 論1.1概述1.1.1研究現(xiàn)狀在地質勘探或是油田勘探的過程中，常會用到地震勘探。爆炸震源是地震勘探中廣泛采用的非人工震源。雖然目前已發(fā)展了重錘、連續(xù)震動源、氣動震源等一系列地面震源，但陸地地震勘探經常采用的重要震源仍為炸藥。炸藥安放的過程中需要測量起爆電纜的長度，準確的測定線路的長度是勘探順利進行的前提和保證。但是由于炸藥安放在地面下的豎井中，難以直接測量線纜的長度。目前勘測中常使用的方法是利用電阻表測量電纜的電阻值，再通過換算得出導線的長度。測量過程中需要人工對測量結果進行換算和記錄，不僅增加了勘探的工作量，在換算和記錄過程中還容易產生錯誤。在地址勘測中

2、，勘測地點往往都在野外，缺乏固定的標記物和指示。尤其在密林和荒漠等環(huán)境中，必須借助儀器來定位。目前最常用定位儀器通常都要使用到GPS。GPS是Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的縮寫，是美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建立從根本上解決了人類在陸地、海洋、航空、航天等各個方面的導航和定位問題, 具有很高的實用價值。在電力系統(tǒng)通信和電力系統(tǒng)自動化等領域也有廣泛的應用。當初，設計GPS系統(tǒng)的主要目的是用于導航，收集情報等軍事目的。但是，

3、后來的應用開發(fā)表明，GPS系統(tǒng)不僅能夠達到上述目的，而且用GPS衛(wèi)星發(fā)來的導航定位信號能夠進行厘米級甚至毫米級精度的靜態(tài)相對定位，米級至亞米級精度的動態(tài)定位，亞米級至厘米級精度的速度測量和毫微秒級精度的時間測量。因此，GPS系統(tǒng)展現(xiàn)了極其廣泛的用途。用GPS信號可以進行海、空和陸地的導航，導彈的制導，大地測量和工程測量的精密定位，時間的傳遞和速度的測量等。對于測繪領域，GPS衛(wèi)星定位技術已經用于建立高精度的全國性的大地測量控制網，測定全球性的地球動態(tài)參數(shù)；用于建立陸地海洋大地測量基準，進行高精度的海島陸地聯(lián)測以及海洋測繪；用于監(jiān)測地球板塊運動狀態(tài)和地殼形變；用于工程測量，成為建立城市與工程控制

4、網的主要手段。用于測定航空航天攝影瞬間的相機位置，實現(xiàn)僅有少量地面控制或無地面控制的航測快速成圖，導致地理信息系統(tǒng)、全球環(huán)境遙感監(jiān)測的技術革命。自從海灣戰(zhàn)爭中美軍成功地使用了全球定位系統(tǒng)（GPS）后，GPS衛(wèi)星導航技術及相關產品就成為全球軍隊武器裝備追逐的對象。與此同時，具有定位、測量、授時等功能的GPS技術被更多的行業(yè)所接受和采用，隨著信息產業(yè)和現(xiàn)代交通工具的發(fā)展，GPS技術更滲透于工作與生活的各個方面。近年來，水利事業(yè)中也頻繁地應用到這項技術。應用于水利部門，導航儀可以為防汛抗洪的指揮工作提供極大的方便和幫助。大水之年，受災地區(qū)已是水天一片，公路被淹沒，通迅設施被沖毀，如何在沒有任何參照物

5、的情況下，將大量搶險物資運送到指定地點，將緊急救援人員準確調動到前線，多用途衛(wèi)星導航定位儀可以擔此重任。它能為救援工作提供指導行進的電子地圖，救援人員根據(jù)電子地圖自行導航，借助衛(wèi)星定位技術和電子地圖顯示自行判讀，明確自己現(xiàn)在的地理位置和到達目的地的距離及所需時間。為保障迅速到達目的地，救援人員還可以在電子地圖中預設行進路線，并在重要的位置進行標定，當沿自選的路線行動，發(fā)生偏航時系統(tǒng)全自報警，保證正確地行動。當前，對目的地及周邊環(huán)境的查詢需求帶動了GPS導航市場的繁榮。據(jù)相關統(tǒng)計，歐美國家導航設備普及率達到90%，日本更是超過95%。一項對3G應用的展望和創(chuàng)意的專業(yè)調查顯示，17.79%的被調查

6、者選擇了3G網絡視頻對話，15.34%的被調查者選擇了GPS/地圖搜索，在3G時代來臨之際，人們對GPS/電子地圖的關注，足以顯現(xiàn)它對日常生活中的重要性。2005年，我國民用汽車保有量就達到了3160萬輛，但是裝載導航設備的車輛，還不足2%。盡管不少汽車廠家對其高端車型在出廠前就安裝了導航系統(tǒng)，對其他低端車型也會有選裝導航產品的服務，但價格不菲的車載導航儀讓不少買車的人放棄了實用性很強的導航配置。按照私人汽車擁有量年均增速20%測算，對導航產品的需求也是一個很大的增量。1.1.2研究內容目前使用的導航儀或全站儀等儀器中大都帶有GPS功能，但在地震勘測過程中，尋找的目標是事先安裝好導線的目標，坐

7、標是已知的，并不需要十分精確的目標定位，只需引導使用者找到目標即可。因此使用全站儀之類的儀器雖然精度高， 但是由于使用復雜，且使用者需要進行專門的培訓，給勘測帶來諸多不便。而一般的導航儀采用的是電子地圖導航，需要公路或其他標志物作為參考，顯然不適合野外使用。另外，由于儀器功能單一，使用者不得不攜帶多種儀器，更加重了使用者的負擔，降低了工作的效率。為解決上述問題，本設計將線路測量系統(tǒng)和導航系統(tǒng)集成在一起，并且在測量電阻的基礎上增加了自動線長換算、換算參數(shù)標定和存儲功能。同時，系統(tǒng)在測量線長時會自動記錄下測量點的坐標，系統(tǒng)可以通過手動輸入坐標或調用系統(tǒng)內已存的坐標指引使用者到達目標點。在實現(xiàn)功能的

8、同時盡量減小使用的復雜程度，降低使用者的工作量。第二章 系統(tǒng)總體設計2.1功能分析本設計將導航儀和線路測量系統(tǒng)集成在一起，基本功能為兩者功能的結合。即線纜電阻測量和系統(tǒng)導航。根據(jù)使用場合分析，由于系統(tǒng)測量的電纜為連接有雷管的起爆電纜，電流過大會造成危險。根據(jù)工業(yè)電雷管的國家標準GB 80312005中規(guī)定電雷管的安全電流為0.18A，設計測量電流應遠小于0.18A。系統(tǒng)自動將測量得到的電阻換算成為線纜長度，由于線纜的長度不同將會導致?lián)Q算系數(shù)的變化，系統(tǒng)需在更換線纜材料時能夠對換算系數(shù)進行標定。進行導航需了解系統(tǒng)本身的坐標和目標點的坐標。系統(tǒng)本身的坐標需通過GPS定位實現(xiàn)，目標點的坐標可以通過手

9、動輸入，也可以通過選擇系統(tǒng)曾經測試過的坐標點。綜上所述系統(tǒng)設計功能為：1. 測量電纜電阻；2. 測量電流不超過50mA；3. 自動將電阻換算為長度；4. 測量數(shù)據(jù)存儲；5. 換算系數(shù)標定；6. 顯示系統(tǒng)的GPS坐標；7. 輸入坐標定點導航；8. GPS坐標存儲；9. 存儲坐標定點導航。2.2方案選擇2.2.1線路測量方案導線長度測量，主要用于各種電力電纜或電信電纜，為了找出適用于本設計的長度測量方法，有必要對己知的線路故障定位方法進行分析。電力電纜故障探測的方法最早是在二戰(zhàn)前提出的，發(fā)展至今己經出現(xiàn)了諸如:電橋法、駐波法等經典理論方法，以及五十年代的低壓脈沖法、七十年代的脈沖電壓法、八十年代的

10、脈沖電流法等現(xiàn)代行波法。下面簡要介紹各種測量方法的原理，以便分析各種方法的優(yōu)劣，分析更適合測量導線的長度的方法。1.電橋法單相接地故障是最常見的電纜故障之一，通常占各類故障的總和的90%，傳統(tǒng)的測試是用電橋法。由于同一性質的單相接地故障，它的接地電阻可以從幾歐姆至兆歐級，因此可用的電橋也稍有差別，但其原理均相同。電橋法的基本原理和基本接線如圖2-1所示。圖2-1 電橋法及接線當電橋平衡后，故障點距離用式（2-1）進行計算。 （2-1）其中，X故障點距離(m)；L電纜線路長度(m)；R1電橋固定臂讀數(shù)；R2電橋可變臂讀數(shù)。用電橋法測試故障點的精確性與接地電阻值有關。接地電阻值越小測試精度越高。為

11、達到可能高的精確度，常用大電流燒斷接地電阻。但接地電阻不宜過小，因為燒斷接地電阻需要一定時間，也不利于其后的定點實驗。接地電阻為千歐數(shù)量級是最為理想的，其精確度可小于0.1%。為了消除電橋法中臨時引線帶入的誤差，除了將電橋接到電纜的二根引線輪換測試外，還應在電纜的另一側進行重復測試。經驗表明在近故障點一側測試的故障點距離比遠離一側的精度要高。電橋法的優(yōu)點是簡單，方便，精確度高，但它的主要缺點是不適用于高阻故障、閃絡性故障，因為故障電阻很高的情況下，電橋里電流很小，一般靈敏度的儀器，很難探測。但是，實際上故障大部分是屬于高阻與閃絡性故障。這樣在使用電橋法測距之前，需用高壓設備將故障點燒穿，使故障

12、點電阻降到可用電橋測量的范圍內。而故障點燒穿是件十分困難的工作，往往要花費數(shù)小時，甚至幾天的時間，十分不方便，有時會出現(xiàn)故障點燒斷，故障電阻反而升高的現(xiàn)象，或是故障電阻燒得太低，呈永久短路，以至于不能用放電聲測法進行最后定位。電橋法的另一缺點是需要知道電纜的準確長度等原始技術資料，當一條電纜線路內是由導體材料或截面不同的電纜組成時，還要進行換算，電橋法還不能測量三相短路或斷路故障。隨著新技術的不斷進步，現(xiàn)在現(xiàn)場上電橋法用得越來越少。2.低壓脈沖反射法低壓脈沖反射法主要用于低阻和斷線故障測距。是應用脈沖行波和時間成線性關系的原理，因此和電纜線路的結構無關，只要絕緣介質均勻，就可方便地檢測故障范圍

13、。它的原理及發(fā)射和斷路反射波形如圖2-2所示：圖2-2 低壓脈沖反射法院里及波形基本方法是首先向電纜導線首階躍電壓或脈沖電壓)，通過測量入進行測距，見式(1-2)：（2-2）其中L為故障距離，為入射行波和反射行波之間的時間差，v為行波在電纜中的傳播速度。該方法簡單直觀，不需要知道電纜的準確長度，根據(jù)脈沖反射波還可以識別電纜接頭與分接點的位置，測試簡單，操作容易，且精度高。該方法可用于電纜低阻和斷路故障測距或用于電纜全長測量，這類故障占所有電纜故障的10%,在電纜故障測試中占有舉足輕重的作用。脈沖反射法中識別故障點的反射波和區(qū)別由其它由于不均勻性造成的反射波，如電纜接頭反射波，是測試技術的關鍵。

14、反射波的幅值主要決定于故障點電阻對波阻抗之比。接地故障的電阻對波阻抗之比(Rf/Z0)大于10時，反射波幅值只是等于或小于脈沖起始波的5%，而多數(shù)接地故障的測試局限了脈沖反射法的應用。而斷線故障由于斷線電阻較大，可得幾乎100%的反射波幅值，因此脈沖反射波法特別適用于斷線故障。3.脈沖電壓法脈沖電壓法，又稱閃測法。此方法實際上是行波法離線故障測距的一種形式。此方法是70年代發(fā)展起來的用于測量高阻與閃絡故障的方法。該方法首先將電纜故障在直流或脈沖高壓信號下?lián)舸?，然后通過記錄放電脈沖在測量點與故障點往返一次所需的時間來測距。脈沖電壓法的一個重要優(yōu)點是不必將高阻與閃絡性故障燒穿，直接利用故障擊穿產生

15、的瞬間脈沖信號，測試速度快，測量過程也得到簡化，是電纜故障測試技術的重大進步。就大部分故障本質來說，基本都屬于絕緣體的損壞。高阻故障是由于絕緣介質的抗電強度下降所致。因為故障點的阻值高，測量電流小，所以即使用足夠靈敏的儀表也難以測量。對于脈沖法，由于故障點等效阻抗幾乎等于電纜特性阻抗，所以反射系數(shù)幾乎等于零，因得不到反射脈沖而無法測量。但從介質的電擊穿現(xiàn)象出發(fā)，只要對電纜加足夠高的電壓(當然低于最高試驗電壓)故障點就會發(fā)生擊穿現(xiàn)象。在擊穿的瞬間，故障點被放電電弧短路，所以在故障點放電前后了就產生電壓的躍變。由于介質擊穿，其電離過程需要一定的時間，而弧光放電一般要持續(xù)數(shù)百微秒到幾個毫秒，因此躍變

16、電壓在放電期間就以波的形式在故障點和電纜端頭之間來回反射。如果在電纜的端頭(始端或終端)，把瞬間躍變電壓及來回反射的波形記錄下來，便可測量出電波來回反射的時間。再根據(jù)電波在電纜中的傳播速度，就可以算出故障點到端頭的距離。基于這個物理機理產生了閃絡側試法。圖2-3 脈沖電壓法按圖2-3，接上電源后，實驗變壓器PT對電容C充電。當電壓高到一定數(shù)值時，球間隙J被擊穿，電容器C上的電壓通過球間隙的短路電弧和電感L直接加到電纜的測量端。這個沖擊電波沿電纜向故障點傳播。只要電壓的峰值足夠大，故障點就會因電離而放電(注：因為欲使故障點閃絡放電，不但需要足夠高的電壓，還需要一定的電壓持續(xù)時間)。故障點放電所產

17、生的短路電弧使沿電纜送去的電壓波反射回去。因此，電壓波就在電纜端頭和故障點之間來回反射。為了使反射波不至于被測試端并聯(lián)的大電容C短路，在電纜和球間隙之間串接一個電感線圈L(幾微享到幾十微享)組成電感微分電路。因為電感對突跳電壓有較大的阻抗，有了它，就可以借助于錄波器觀察到來回反射的電壓波形。脈沖電壓法的一個重要優(yōu)點是不必將高阻與閃絡性故障燒穿，直接利用故障擊穿產生的瞬時脈沖信號，測試速度快，測量過程也得到簡化，是電纜故障測試技術的重大進步。但脈沖電壓法也有它的缺點，其缺點如下：1) 安全性差。儀器通過一個電容電阻分壓器分壓測量電壓脈沖信號，儀器與高壓回路有電耦合，很容易發(fā)生高壓信號串入，造成儀

18、器損壞。2) 在利用閃測法測距時，高壓電容對脈沖信號呈短路狀態(tài)，需要串一個電阻或電感以產生電壓信號，增加了接線的復雜性，且降低了電容放電時加在故障電纜上的電壓，使故障點不容易擊穿。3) 在故障放電時，特別是進行沖閃法測試時，分壓器藕合的電壓波形變化不尖銳，難以分辨。4.脈沖電流法脈沖電流法是在脈沖電壓法的基礎上發(fā)展起來的，它是通過線性電流耦合器測量電流脈沖信號，將電纜故障點用高電壓擊穿，使用儀器采集并記錄下故障點擊穿產生的電流行波信號，通過分析判斷電流行波信號在測量端與故障點往返一次所需時間來計算故障距離。脈沖電流法接線如圖2-4所示。圖2-4 脈沖電流法與脈沖電壓法比較，脈沖電流法使用線性電

19、流耦合器，與高壓回路無直接電氣連接，這樣對試驗儀器和試驗人員比較安全。線性電流耦合器產生的電流脈沖信號也比較容易分辨。所以相比脈沖電壓法而言，該方法得到了更為廣泛的應用。但是這種方法存在盲區(qū)，有時波形不夠明顯，需要靠人為判斷，儀器誤差較大。5.二次脈沖法二次脈沖法是最新發(fā)展的電纜故障預定位方法。特點是易操作、多功能，回波圖形解釋簡單。原理是：由回波儀釋放一個發(fā)射脈沖，在高阻或間歇性電纜故障點不能被反射，儀器將顯示整個電纜長度的波形存儲起來，此波形圖叫“完好軌跡”。設備高壓電容器放電，使電纜故障點發(fā)生閃絡，故障點的電弧表現(xiàn)為阻值非常低的電阻。同時回波儀被觸發(fā)送出第二個發(fā)射脈沖(低壓脈沖)，這個加

20、在高壓信號上的脈沖將從故障點反射。這樣，帶自動數(shù)據(jù)處理的回波儀存儲故障點反射波形，并將完好軌跡和故障軌跡進行疊加，兩條軌跡將有一個清楚的發(fā)散點。這個發(fā)散點就是故障點的反射波形點。二次脈沖法的優(yōu)點是，可以避開故障點閃絡時引起強烈的電磁干擾；低壓脈沖寬度可以調節(jié)；較長線路也能記錄到清晰的信號波形，提高測量精度。缺點是：所用儀器較多；由于故障點電阻要降到很小的數(shù)值，如果故障點受潮嚴重，故障點擊穿過程較長，測試時間相應增加；故障點維持低阻狀態(tài)的時間不確定，施加二次脈沖的控制有難度。6.歐姆法歐姆法是利用歐姆定律測試電阻的方法，通過向待測導線中通入已知大小的電流，根據(jù)測得的電壓可以得到導線的電阻，再根據(jù)

21、線纜的電阻率可計算得到線纜的長度。該法不能檢測電路的故障，只能用來檢測線纜的長度，但該方法是以上幾種方法中最簡單的方法。該法的缺點是對于不同電阻率的導線計算公式發(fā)生變化，且如果導線不均勻對測量結果的影響較大。7.總結以上，介紹了目前存在的各種電纜故障測距原理，包括電橋法、低壓脈沖反射法、脈沖電壓法、脈沖電流法、二次脈沖法等、歐姆法，并給出了各種方法的優(yōu)缺點。根據(jù)使用場合，待測電纜是連接有電雷管的的電纜，脈沖電壓法、脈沖電流法和二次脈沖法等采用高壓脈沖或脈沖電流的方案顯然不適合。而電橋法又因為需采用高靈敏度的測量儀器等問題，會給測量使用造成一定的困難。低壓脈沖法要求絕緣介質均勻，且適于測量的是類

22、似于斷線的大電阻故障，對于接有電雷管的電纜也不大適合，并且該方法的設計難度遠高于歐姆法。綜上所述，本設計采用歐姆法測量線纜長度，并由系統(tǒng)自動將電阻換算為導線長度。由于待測線纜材質變化電阻和長度的換算系數(shù)必須隨之更換，系統(tǒng)需具有標定功能，標定方法為使用系統(tǒng)測量長度已知的改材料線纜的電阻，之后輸入線纜長度，系統(tǒng)可根據(jù)線纜的長度和測得阻值自動計算出換算系數(shù)，并存儲至非易失存儲器中。此外，由于使用環(huán)境的不同尤其是溫度的變化，可能會引起設備測量值的溫漂。因此，系統(tǒng)需能夠同過對額定電阻的標定自動消除溫漂。2.2.2定位方案本設計使用的定位方案采用GPS定位，可以方便的獲得系統(tǒng)的GPS坐標。定位信息通過顯示

23、裝置將系統(tǒng)的坐標告知使用者。同時將坐標進行存儲。系統(tǒng)在進行線路測量的同時記錄測試點的GPS坐標，并同線纜的測量數(shù)據(jù)一桶存儲。由GPS定位可以方便的進行系統(tǒng)導航，將目標點的坐標和系統(tǒng)的坐標做差即可的到目標點相對于系統(tǒng)的方向。但是，由于在野外缺乏明顯的標志物，不適合使用地圖導航。為方便使用者尋找目標，系統(tǒng)可顯示一個指向目標的箭頭，引導使用者目標的具體方向。在顯示設備上繪制指向目標的箭頭需要目標相對系統(tǒng)的方向。同時還需要系統(tǒng)相對于地理坐標系的方向。前者通過對系統(tǒng)和目標坐標點的計算可獲得。后者需通過電子羅盤等設備獲得。2.2.3存儲方案在本設計中，需要進行存儲的數(shù)據(jù)主要有系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)、系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)和

24、系統(tǒng)標定數(shù)據(jù)。其中系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)應能夠方便的讀出值PC機上，以便進行數(shù)據(jù)處理。同時，目標坐標點的信息需要能夠方便的在不同的測量系統(tǒng)間共享，方便使用者對坐標點的尋找。系統(tǒng)的標定信息是系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)，尤其是溫漂系數(shù)的標定數(shù)據(jù)，如果丟失將導致測量結果的紊亂。因此，該類數(shù)據(jù)的存儲需穩(wěn)定可靠且不已丟失。根據(jù)上述分析，對于測量信息，可存儲于系統(tǒng)外部非易失存儲其中。本設計選用TF卡，TF卡是目前智能系統(tǒng)中常用的存儲介質，因為其價格便宜與存儲穩(wěn)定而受到廣大用戶的歡迎，這也是本系統(tǒng)采用TF卡的原因之一。另外TF卡較Flash拔插方便，如果發(fā)生意外損壞TF替換十分方便，如果是Flash的話必須首先使用專業(yè)

25、工具將其從電路板上取下，使用者在沒有專業(yè)技能的情況下基本不可能完成，同時也極大的影響到電路板的整體安全性與穩(wěn)定性。此外，TF卡可以方便的在不同的設備上使用，是數(shù)據(jù)分享的快捷方法，也能夠非常容易地將數(shù)據(jù)采集到PC機上。而對于標定系統(tǒng)應存儲于系統(tǒng)內部自帶的非易失存儲其中。2.2.3人機交互方案一個智能美觀的人機交互接口可以極大方便用戶的操作，在本系統(tǒng)中為了方便用戶對系統(tǒng)進行實時監(jiān)測與控制，點陣式LCD顯示屏加4X4矩陣鍵盤實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的修改與信息的動態(tài)顯示。LCD顯示器由于需要在野外使用，一般的透射式液晶屏在陽光下非常不便于使用，甚至顯示內容完全無法看清楚。因此本設計選用半透半反式黑白點陣式液晶屏

26、ERC-1。該液晶屏分辨率為128*128，能夠方便的顯示字符和簡單的黑白圖案。2.3控制器選型根據(jù)系統(tǒng)的整體需求，MCU選用STM32系列的STM32F103xx，STM32F103xx增強型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC內核，工作頻率為72MHz，Cortex-M3處理器是最新一代的嵌入式ARM處理器，它為實現(xiàn)MCU的需要提供了低成本的平臺、縮減的引腳數(shù)目、降低的系統(tǒng)功耗，同時提供卓越的計算性能和先進的中斷系統(tǒng)響。內置高速存儲器(高達512K字節(jié)的閃存和64K字節(jié)的SRAM)，豐富的增強I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設。所有型號的器件都包含3個12位的A

27、DC、4個通用16位定時器和2個PWM定時器，還包含標準和先進的通信接口：多達2個I2C接口、3個SPI接口、2個I2S接口、1個SDIO接口、5個USART接口、一個USB接口和一個CAN接口。 STM32F103xx系列內置SD卡接口和LCD接口，可以方便進行SD卡與LCD的開發(fā)，大大縮短開發(fā)周期。STM32F103xx系列工作于-40C至+105C的溫度范圍，供電電壓2.0V至3.6V，一系列的省電模式保證低功耗應用的要求。同時此款CPU內部集成了上電復位(POR)/掉電復位(PDR)電路，該電路始終處于工作狀態(tài)，保證系統(tǒng)在供電超過2V時工作；當VDD低于設定的閥值(VPOR/PDR)時

28、，置器件于復位狀態(tài)，而不必使用外部復位電路。 器件中還有一個可編程電壓監(jiān)測器(PVD)，它監(jiān)視VDD/VDDA供電并與閥值VPVD比較，當VDD低于或高于閥值VPVD時產生中斷，中斷處理程序可以發(fā)出警告信息或將微控制器轉入安全模式。第三章 系統(tǒng)硬件設計3.1系統(tǒng)框圖圖中文字不應該比中文中的字號還大，要么調整圖的大小，要么修改文字大小，你這個圖太大了圖3-1 硬件框圖根據(jù)設計需求分析可知，整個系統(tǒng)主要包括前端數(shù)據(jù)采集、GPS信號處理、數(shù)據(jù)存儲、人機交互和電子羅盤5個模塊，系統(tǒng)的原理框圖如圖3-1所示。系統(tǒng)的工作流程為數(shù)據(jù)采集端將獲得的電阻數(shù)據(jù)傳輸至主控MCU，然后同當前由GPS終端獲得的位置信息

29、相互關聯(lián)，將關聯(lián)后的信息存放至存儲介質中，并在液晶上實時顯示。用戶操作完成后可以通過USB接口將存儲介質中的數(shù)據(jù)傳輸至PC機。電子羅盤用來獲取系統(tǒng)相對于地理坐標系的偏轉角度。3.2電路設計3.2.1MCU電路圖3-2 MCU外圍電路系統(tǒng)采用STM32f103VBT6作為主控MCU，只需要簡單的電路即可使單片機正常工作。單片機擁有128kB的flash，外設資源豐富包含3個12位的ADC、4個通用16位定時器和2個PWM定時器，還包含標準和先進的通信接口：多達2個I2C接口、3個SPI接口、2個I2S接口、1個SDIO接口、5個USART接口、一個USB接口和一個CAN接口。圖3-3 MCU及外

30、圍電路系統(tǒng)采用STM32f103VBT6作為主控MCU，只需要簡單的電路即可使單片機正常工作。單片機擁有128kB的flash，外設資源豐富包含3個12位的ADC、4個通用16位定時器和2個PWM定時器，還包含標準和先進的通信接口：多達2個I2C接口、3個SPI接口、2個I2S接口、1個SDIO接口、5個USART接口、一個USB接口和一個CAN接口。MCU模塊包括：主芯片。時鐘電路：由一個8MHz的晶振和一個32.768kHz的晶振及電容構成。為單片機提供系統(tǒng)時鐘和實時時鐘源。調試接口：由一組排陣和若干電阻構成。位單片機提供下載程序和在線調試的接口。啟動項選擇電路：由兩個電阻構成。選擇單片機

31、啟動項，是單片機從片內Flash啟動。復位電路：由按鍵、電阻和電容構成。負責系統(tǒng)的商店復位和手動復位。濾波電路：有四顆瓷片電容構成。負責主芯片的電源退偶。3.2.2電源管理電路圖3-4 LTC3521電源管理電路主電源管理芯片采用凌力爾特公司的LTC3521，該器件兼有一個 1A 同步降壓-升壓型 DC/DC 轉換器和兩個 600mA 同步降壓型 DC/DC 轉換器以提供 3 個輸出軌，效率可高達 95%。LTC3521 具 1.8V 至 5.5V 的輸入范圍，因此該器件與所有類型的 PC 板卡插槽、USB 和單節(jié)鋰離子或雙/三節(jié)堿性/鎳鎘/鎳氫金屬電池應用都兼容。LTC3521 的同步降壓-

32、升壓型通道所采用的拓撲在所有工作模式之間提供連續(xù)轉換，從而非常適用于甚至在電池電壓下降至低于輸出時也必須保持恒定輸出電壓的應用。在很多情況下，這能增加多達 20% 的電池運行時間。其降壓-升壓型通道可以提供 1.8V 至 5.25V 的恒定輸出電壓，而每一個同步降壓型通道則能夠提供 0.6V 至 5.25V 的輸出，從而使該器件適用于多種手持式應用。LTC3521 的恒定 1.1MHz 開關頻率可實現(xiàn)低噪聲工作，同時最大限度地減小了外部組件的尺寸。纖巧外部組件結合 4mm x 4mm QFN-24 或 TSSOP-20E 封裝，為空間受限應用提供了一種占板面積緊湊的解決方案。LTC3521 的

33、同步降壓-升壓型通道提供連續(xù)傳導工作，以在寬輸入電壓范圍內最大限度地提高效率，同時最大限度地降低開關噪聲。降壓型轉換器采用電流模式控制和同步整流以確保最佳效率。該器件的可選突發(fā)模式 (Burst Mode) 工作僅需要 30uA 靜態(tài)電流，且停機電流低于 2uA，從而進一步延長了電池運行時間。就需要低噪聲的應用而言，LTC3521 可以配置為以固定頻率 PWM 模式運行，這可降低噪聲和潛在的 RF 干擾。在本設計中，芯片的同步降壓-升壓型DC/DC轉換器為主芯片、電子羅盤和液晶屏背光供電。兩個同步降壓型DC/DC轉換器為GPS模塊、LCD顯示、SD卡及測量模塊供電。待機狀態(tài)時，可以將除主芯片外

34、的其他電源關閉，以節(jié)省電能，延長電池使用壽命。輸出電壓為同步降壓-升壓型DC/DC轉換器輸出5V電壓，兩個同步降壓型DC/DC轉換器輸出3.3V電壓。圖3-5 雙電源轉換電路系統(tǒng)的線路測量模塊正常工作需要雙電源，在設計中采用凌力爾特公司的LT3471作為雙電源轉換芯片。利用lt3471將3.3V 單點源轉換為/5V的雙電源以提供給測量系統(tǒng)正常工作使用。在雙電源的輸出端增加指示燈以方便調試。圖3-6 低壓差線性穩(wěn)壓電路通過低壓差線性穩(wěn)壓芯片LM1117給單片機和電子羅盤提供3.3V的穩(wěn)定工作電壓。由于開關電源輸出的電流紋波較大，不利于單片機和電子羅盤的穩(wěn)定工作，采用LM1117對5V電壓進行降壓

35、穩(wěn)壓可以得到紋波較小的穩(wěn)定電源。從而保證單片機和電子羅盤的穩(wěn)定工作。3.2.3電阻測量電路圖3-7 電阻測量電路本電路首先采用OP07構成微電流源輸出1mA左右的小電流，小電流流過待測物時產生壓降，壓降經過高精度儀用放大器AD620放大后輸出至單片機進行AD采集。Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調電壓（對于OP07A最大為25V），所以OP07在很多應用場合不需要額外的調零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點，這種低失調、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于

36、高增益的測量設備和放 大傳感器的微弱信號等方面。AD620是一款低成本、高精度儀表放大器，僅需要一個外部電阻來設置增益，增益范圍為1至10,000。此外，AD620采用8引腳SOIC和DIP封裝，尺寸小于分立式設計，并且功耗較低(最大電源電流僅1.3 mA)，因此非常適合電池供電的便攜式(或遠程)應用。AD620具有高精度(最大非線性度40 ppm)、低失調電壓(最大50 V)和低失調漂移(最大0.6 V/C)特性，是電子秤和傳感器接口等精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想之選。它還具有低噪聲、低輸入偏置電流和低功耗特性，使之非常適合ECG和無創(chuàng)血壓監(jiān)測儀等醫(yī)療應用。由于其輸入級采用Supereta處理，因

37、此可以實現(xiàn)最大1.0 nA的低輸入偏置電流。AD620在1 kHz時具有9 nV/Hz的低輸入電壓噪聲，在0.1 Hz至10 Hz頻帶內的噪聲為0.28 V峰峰值，輸入電流噪聲為0.1 pA/ Hz，因而作為前置放大器使用效果很好。同時，AD620的0.01%建立時間為15 s，非常適合多路復用應用；而且成本很低，足以實現(xiàn)每通道一個儀表放大器的設計。在該電路中，首先采用兩個電阻對5V的電壓進行分壓，得到4V左右的基準電壓。之后，基準電壓經過OP07和9012的跟隨使9012的發(fā)射極電壓恒定在4V左右。由于電源和發(fā)射極之間接有1K的定值電阻，射極的的電流將恒定在1mA。因此，在三極管的集電極也就

38、是測量接口將得到約1mA的恒定電流。當待測電纜接在測量頭上時，1mA的電流流過電纜，根據(jù)歐姆定律可知測量頭的電極間將產生壓降，測量該壓降即可得出導線的阻值。STM32的AD為14位，分辨率約為0.8V，直接測量電極兩端的電壓得到的值精度低于1歐姆。為了提高系統(tǒng)的測量精度，利用儀用放大器將電壓放大10倍以上再用AD采集，則可以將精度提高至0.1歐姆。繼續(xù)提高放大倍數(shù)，在一定程度上可以進一步提高測量精度，但是系統(tǒng)量程則會同比下降。由于采用1mA的測量電流，線纜的最大值不超過100歐姆，STM32采集范圍為03.3V可計算的出最佳放大倍數(shù)在30倍左右。為減小干擾和噪聲，測量電路中添加濾波電路濾除干擾

39、。同時采用電感將模擬地及數(shù)字地進行隔離。從而提高精度。為保證系統(tǒng)測量安全，在輸出端串聯(lián)接入小電流自恢復保險管，將電流限制在50mA以下。由于測量系統(tǒng)工作在+/-5V雙電源下，而單片機工作在3.3V電源下，輸出部分需添加限流電阻進行保護。3.2.4GPS接口電路圖3-8 GPS接口電路本設計中的GPS模塊采用ZYM_G5020_1。ZYM_G5020_1是高性能、低功耗、小尺寸并且非常容易整合的GPS模塊，是為OEM模塊的廣泛應用而設計的。該GPS模塊一次性追蹤16顆衛(wèi)星，能夠快速搜星，每秒更新一次定位數(shù)據(jù)。ZYM_G5020_1是一款帶有TCX0設計的高性能產品，采用UBL0X Antaris

40、5計數(shù)設計。提供高達-160dBm的跟蹤靈敏度，可以捕捉極微弱的衛(wèi)星信號，實現(xiàn)惡劣環(huán)境下的強捕捉能力。該模塊使用USB或USRT通訊，在本設計中，采用USART作為GPS的通訊接口。由于模塊上電使能后會自動發(fā)送串口數(shù)據(jù)，并不需要進行過多配置，因此在本設計中除電源外僅接出一條數(shù)據(jù)線和一條使能控制線。模塊工作時耗電量很大，不使用時通過使能控制將模塊失能，以節(jié)省電量，延長電池使用時間。3.2.5電子羅盤電路圖3-9 磁通傳感器電路本設計中采用霍尼韋爾的雙周磁通傳感器HMC1052作為電子羅盤模塊。HMC1052是單芯片上的高性能磁阻傳感器，包括兩個正交的傳感器，每只磁阻傳感器都配置成一個四個元件的惠

41、斯通電橋，將磁場轉化為不同的輸出電壓。這些傳感器能傳感低至120微高斯的磁場，靈敏度可達到1mV/V/高斯。測量范圍可達到6高斯。由于低磁場十分微弱，傳感器的輸出電壓很小，用單片機的AD采集很困難，需要放大。在本設計中，使用運放MCP602構成減法電路，將磁阻傳感器構成的惠斯通電橋的兩個橋臂的輸出電壓差值放大100倍輸出。輸出值由單片機的12位AD采集。以提高電子羅盤的測量精度。3.2.6液晶顯示模塊圖3-10 LCD液晶屏電路液晶屏采用3.3V供電，由于液晶屏耗電量較大，單獨利用電源管理芯片的一路降壓型DC/DC轉換器為液晶屏供電，以便關閉液晶屏以節(jié)省點量。液晶屏的背光在外界光線較強時起到的

42、作用有限，可以在外界光線較強時關閉液晶背光。在液晶背光電源電路上添加三極管做開關控制背光。為增加三極管的驅動能力，將兩個三極管構成符合結構增大電流驅動能力。由于三極管本身的分壓，將導致液晶背光得不到足夠的3.3V電壓，因此，液晶屏背光采用5V電源供電。為防止電壓過高燒毀發(fā)光器件，在線路上串聯(lián)限流電阻保護液晶屏背光發(fā)光器件。本設計中使用STM32的PE口作為液晶屏接口電路。其中PE0PE7作為八位液晶數(shù)據(jù)端口，PE8PE13則作為功能控制端口。3.2.7 TF卡電存儲路圖3-11 TF卡存儲電路由于TF卡支持SPI讀寫，本設計利用STM32的SPI接口作為TF卡的讀寫口。為方便使用者取出TF卡內

43、存儲的數(shù)據(jù)，本設計將USB讀卡器電路集成在系統(tǒng)內部。本設計中采用GL827作為USB通訊控制芯片。GL827是USB2.0接口的Flash存儲器讀取控制器。支持USB2.0高速通訊?？梢灾С諷D卡、SDHC、Mini SD卡、Micro SD卡、T-Flash、MMC卡、RS MMC、記憶棒、高速記憶棒、TF卡等多種cu7nchu媒介。GL827與MCU不能同時對TF卡進行讀寫，設計中對二者進行電源隔離，即MCU工作時關閉GL827的電源，而使用USB讀取TF卡時將MCU關閉。3.2.8矩陣鍵盤電路本設計中需要進行數(shù)字輸入和菜單選擇等功能，根據(jù)需求鍵盤包括一組標準數(shù)字鍵盤（09十個數(shù)字鍵、*鍵

44、和#鍵）、一組方向鍵（上下左右）、功能鍵（確定、返回）和電源控制鍵，共19個按鍵。因此，設計采用4*5的矩陣鍵盤，該鍵盤可以掃描20個按鍵，支持組合鍵。操作簡單，功能穩(wěn)定。單片機的PC0PC8作為鍵盤的接口其中PC0PC3作為鍵值檢測腳，PC4PC8作為掃描信號輸出腳。為保證鍵值的準確，在PC0PC4上接10K的上拉電阻。圖3-12 矩陣鍵盤電路圖3-13 鍵盤分布3.2.9鍵盤背光控制電路圖3-13 鍵盤背光電路系統(tǒng)在夜晚或光線較差的條件下使用時，按鍵不容易看清楚。為方便使用者，在鍵盤上按鍵的周圍增加鍵盤背光電路為鍵盤照明。背光電路使用貼片LED作為光源，采用復合結構的三極管作為背光的開關控

45、制器件。第四章 系統(tǒng)軟件設計4.1整體功能框架圖4-1 整體功能框圖系統(tǒng)的基本功能主要有線路測量和GPS定位兩項，而電阻測量又需要現(xiàn)場標定功能來配合，GPS定位又會衍生出定點指向和電子羅盤兩項功能。每項功能都需要在顯示系統(tǒng)上進行顯示，并且需要鍵盤進行人機交互。測量和定位過的數(shù)據(jù)存儲至TF卡中。功能中需要的某些數(shù)據(jù)需從TF卡中讀取。系統(tǒng)還需完成電源管理功能，以便降低系統(tǒng)功耗，延長使用時間。需要完成的功能有：1、 電阻測量；2、 線長標定；3、 GPS定位；4、 定點指向；5、 電子羅盤；6、 數(shù)據(jù)及圖案顯示；7、 數(shù)據(jù)存儲及讀??；8、 按鍵輸入；9、 電源管理。4.2系統(tǒng)功能軟件設計4.2.1電

46、阻測量電阻測量需要將測量電路調理后的電壓信號通過AD采集后轉換為電阻，再通過換算得到所測電纜的長度。STM32f103擁有兩個12位AD，每個ADC共用多達16個外部通道，可以實現(xiàn)單次或掃描轉換。在掃描模式下，自動進行在選定的一組模擬輸入上的轉換。在本設計中需采集兩路以上的AD信號，因此采用掃描模式多通道復用。在多路AD復用時還用到了STM32的DMA功能。DMA是Direct Memory Access（直接內存存取）的縮寫，他允許不同速度的硬件裝置來溝通，而不需要依于CPU的大量中斷負載，傳輸動作本身是由 DMA 控制器來實行和完成。能夠極大的節(jié)省CPU資源。STM32靈活的7路通用DMA

47、可以管理存儲器到存儲器、設備到存儲器和存儲器到設備的數(shù)據(jù)傳輸；DMA控制器支持環(huán)形緩沖區(qū)的管理，避免了控制器傳輸?shù)竭_緩沖區(qū)結尾時所產生的中斷。每個通道都有專門的硬件DMA請求邏輯，同時可以由軟件觸發(fā)每個通道；傳輸?shù)拈L度、傳輸?shù)脑吹刂泛湍繕说刂范伎梢酝ㄟ^軟件單獨設置。圖4-2 電阻測量流程圖在程序中，需要在內存中開辟一段空間作為DMA傳輸?shù)哪繕说刂罚瑫r將ADC1的外設地址設置為DMA的源地址。將DMA的傳輸目標地址設置為循環(huán)自動增加，則在目標存儲區(qū)根據(jù)地址的增量即可的到不同的復用通路的AD值。采集后的AD由于在采集的時刻可能會受到噪聲和外界雜波的干擾，采集到的信號是一個離散的量。單獨一次采集到

48、的AD值由于其離散性是不能直接使用的，所以要對采集到的值進行數(shù)字濾波。在本設計中采用均值濾波，每次采集一千個值取平均值。濾波后的值經過簡單的轉換即可得到阻值。阻值存儲到全局變量中，以便其他函數(shù)調用。4.2.2線長標定測得電纜電阻后需要通過換算得出電纜長度，電纜的長度等于導線電阻與導線電阻率的乘積。但是由于測量導線的材料和直徑的不同，測量導線的電阻率并不是一個確定的值，因此系統(tǒng)電阻線長換算的系數(shù)必須能夠方便的進行更換。為了方便使用，本系統(tǒng)設計線長標定功能。標定功能也是利用電阻測量功能，將已知長度的導線電阻測量后輸入導線的長度。之后系統(tǒng)計算線長和電阻的比值即為換算系數(shù)。為保證換算系數(shù)掉電不丟失，系

49、數(shù)需存儲至非易失存儲其中。系統(tǒng)上電時自動從存儲器中讀取換算系數(shù)。由于系統(tǒng)測量時有可能遇到很多不同的電纜，標定過于頻繁將影響工作效率。因此，需存儲多組測量數(shù)據(jù)并可以選擇使用其中任意一組作為系統(tǒng)標定值。由于STM32f103本身的Flash操作進行時必須先對Flash進行擦出操作，且每次擦除需要對1KByte的Flash進行操作，而在該功能中所需存儲的多組內容需相互獨立存儲。如果存儲地址間隔小于1K，則使用擦出命令的時候會將其他的標定系數(shù)誤擦除。如果要避免誤刪除則消耗Flash空間過大。因此選擇使用TF卡存儲標定信息。在標定功能中還需能夠對標定值進行選擇，選擇的標定信息會被單獨存儲至Tf卡中，系統(tǒng)

50、上電時會自動讀取該信息作為標定系數(shù)。圖4-3 線長標定流程圖4-4 參數(shù)選擇流程4.2.3系統(tǒng)定位本設計中使用的GPS模塊采用USART串行數(shù)據(jù)輸出，波特率為9600，八個數(shù)據(jù)位，一位停止位，無奇偶校驗。將系統(tǒng)的USART1作為GPS信號的通訊接口。模塊采用WGS84坐標系，輸出協(xié)議包括GPGSV、GPRMC、GPGSA、GPGGA、GPGLL、GPVTG六種，在本設計中采用使用最廣泛的GPGGA。GPGGA 語句包括17個字段：語句標識頭，世界時間，緯度，緯度半球，經度，經度半球，定位質量指示，使用衛(wèi)星數(shù)量，水平精確度，海拔高度，高度單位，大地水準面高度，高度單位，差分GPS數(shù)據(jù)期限，差分參

51、考基站標號，校驗和結束標記(用回車符和換行符)，分別用14個逗號進行分隔。GPS模塊每秒更新一次數(shù)據(jù)，每次輸出數(shù)據(jù)包含了上述的六種協(xié)議。系統(tǒng)在進行定位的時候，使用USART查詢接收GPS模塊發(fā)出的1000個數(shù)據(jù)字節(jié)（保證每次接收到的數(shù)據(jù)中都包含完整一次完整的GPS通訊數(shù)據(jù)）之后進行篩選，如果查詢到字符串$GPGGA，則提取之后的64個數(shù)據(jù)字節(jié)。數(shù)據(jù)提取之后取出第1、2、4、個逗號之后的數(shù)據(jù)，分別是UTC時間，經度，緯度。取出的數(shù)據(jù)位ASCII碼，換算成所需數(shù)據(jù)后進行存儲和顯示。如果在室內或是其他無法搜尋到衛(wèi)星信號的地點時，GPS將無法完成定位，可通過檢測第6個逗號后的數(shù)據(jù)判斷系統(tǒng)的定位情況。同

52、時可以通過檢測第7個逗號后的數(shù)據(jù)檢測模塊所使用的衛(wèi)星數(shù)量（0012）。在系統(tǒng)未搜尋到衛(wèi)星信號時，系統(tǒng)顯示定位中。圖4-5 GPS數(shù)據(jù)接收流程圖4-6 GPS數(shù)據(jù)處理流程4.2.4定點指向定點指向功能是系統(tǒng)定位功能的衍生功能。系統(tǒng)指向功能需要手動輸入目標坐標點或者從電阻測量或是系統(tǒng)定位是存儲的GPS坐標中提取信息作為目標坐標。目標坐標輸入完成后，系統(tǒng)通過GPS模塊能夠確定系統(tǒng)所在的坐標信息。在設計中，將北方設定為基準方向，即認為正北方為零度。然后順時針旋轉角度增加，即東方為90度，南方為180度，西方為270度。由于我們測量的距離相對與地球坐標系很小，因此，可以近似的認為我們所測量的范圍是一個平

53、面，而GPS坐標可以近似地看作平面直角坐標系。將目的坐標和本機坐標的經度和緯度分別做差后通過反三角函數(shù)，可以計算出目標點相對于本機坐標點偏離北方的角度。通過電子羅盤的功能，可以使屏幕上的箭頭指向正北方，在此時箭頭方向的基礎上，在轉動相應的坐標點偏移角，即可使箭頭指向目標方向。已知兩個點的GPS坐標，通過地球大圓距離公式，可以方便的計算出距離目標的距離。當與目標之間的距離小于10m時，即可認為到達目的地。圖4-7 大圓距離公式式中，為目標點緯度，為目標點經度，起始點的緯度，為起始點的經度。使用該公式可以計算得出兩坐標點和地球球心構成的角的弧度，結果與地球半徑相乘即可得到兩坐標點間的距離。圖4-7

54、 定點指向流程4.2.5電子羅盤HMC1052由兩個正交的磁通傳感器構成，當任意一個傳感器在地磁場中旋轉時，通過傳感器的磁通量按正弦規(guī)律變化。兩個傳感器的磁通量變化有90度的相位差。而由磁通量所引起的輸出電壓變化同樣按正弦規(guī)律變化，兩路電壓變化具有90度的相位差。兩路輸出電壓偏移中心點的變化量，可以認為是平面直角坐標系上沿某個圓運動的點的坐標值。根據(jù)反三角函數(shù)公式，可以計算得出角度，將其與地磁坐標相互映射后可以得到傳感器相對于地磁坐標的偏轉角度。由于顯示屏的位置相對于傳感器的位置是固定的，得到傳感器的偏轉角度后即可得到顯示屏相對與地磁坐標的偏轉角度，即顯示屏正方向偏離北方的角度。本設計中采用點

55、陣式液晶屏需將所顯示的圖案轉換為相應的字庫后才能進行顯示。為在屏幕上顯示一個可以旋轉的箭頭，首先將一個箭頭的團轉換為字庫，之后旋轉箭頭是，根據(jù)旋轉角對箭頭的字庫中的點進行矩陣變換，之后將變換后的字庫輸出到顯示屏顯示。為保證電子羅盤的箭頭始終指向北方，在系統(tǒng)沿某個方向旋轉時，屏幕上的箭頭則在屏幕上向相反的方向轉動相同的角度。系統(tǒng)的轉動角度可以由磁通傳感器得到。圖4-8 電子羅盤功能流程4.2.6羅盤標定由于系統(tǒng)電壓的、外界溫度等外界因素的的影響，磁通傳感器輸出的電壓值必不是一成不變的，而在電子羅盤功能中，磁通傳感器電壓變化的中心點是關鍵參數(shù)，如果中心點因外界環(huán)境產生漂移，電子羅盤的輸出便會產生極

56、大的誤差。為消除漂移，可以采集傳感器輸出的最大值和最小值求二者的中值即可得到電壓變化的中心。為取得極值，使用這需將系統(tǒng)沿水平方向旋轉360度，同時連續(xù)采集旋轉過程中傳感器輸出的電壓值，取出極值。標定完成后將計算的到的誤差范圍和中心點存儲至SD卡中，系統(tǒng)開機時自動從中讀取標定信息。由于兩個傳感器的制造工藝和電路工藝等問題，兩路電壓的變化幅度相差比較大，為保證方向的準確，利用標定時取得的兩組誤差求出兩路誤差范圍的比例關系。在測量是，利用比例關系進行運算，消除兩路電壓的不匹配。圖4-9 羅盤標定流程4.2.7阻值標定由于系統(tǒng)所使用的器件的離散型，兩個相同的系統(tǒng)測量同一個阻值時得到的結果會有一定的差異，通過人工標定修改矯正參數(shù)，工作量大，而且不適合產品的大規(guī)模生產。通過AD采集，可以得到和對應電阻向對應的12位數(shù)值。由此，將一個規(guī)定阻值的電阻（本設計采用100）接入系統(tǒng)，然后使用AD采集電壓值。采集完成后系統(tǒng)自動完成對矯正系數(shù)的計算。由于矯正系數(shù)是系統(tǒng)特有的，并且不能隨意更改的，因此將該系數(shù)存儲至STM32的flash 中。又因為flash 的刷寫次數(shù)有限