基于單片機的無(wú)人機真空速測量系統設計
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3．2 單片機處理電路
本設計的使用C8051F352單片機采用32管腳的LQFP封裝，是由美國Cygnal公司推出的具有高速度、高性能、高集成等特點(diǎn)，并能與8051兼容的單片機，除了具有標準8052的數字外設部件以外，片內還集成了數據采集和控制系統中常用的模擬部件和其他數字外設及功能部件。
本系統設計中使用了C8051F352微控器中的AIN0和AIN1兩個(gè)模擬通道，分別用于靜壓和動(dòng)壓的模擬／數字轉換。單片機的AD將輸入的模擬信號轉換為數字信號，然后送入CPU進(jìn)行數據處理。
3．3 串口通信
解算后的真空速要通過(guò)串口發(fā)送至上位機，在顯示界面顯示。真空速由單片機串口經(jīng)RS-232接口發(fā)送至上位機，并使用MAX232芯片實(shí)現單片機電平轉換從而能與上位機進(jìn)行正常通信。單片機CPU采用異步串行輸出UART0，工作在方式1，中斷方式，定時(shí)器1設置為自動(dòng)重裝載方式產(chǎn)生115 200的波特率。
3．4 顯示界面
上位機通訊程序主要使用Visual C++編程，該顯示界面用于顯示大氣靜壓、動(dòng)壓和真空速值。程序界面如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/171556.htm
在上位機程序編寫(xiě)時(shí)，需要使用MSComm控件，通過(guò)設置控件的各個(gè)屬性來(lái)完成串口的參數設置以及數據的接收。真空速顯示界面所使用的MSComm控件屬性主要有以下幾個(gè)：CommPort屬性(用于設置串口號)，PortOpen屬性(用于打開(kāi)或關(guān)閉串口)，SetSettings屬性(用于設置或返回串口波特率、奇偶校驗、數據位、停止位參數)，InBufferCount屬性(設置或返回接收緩沖區中等待計算機接收的字符數)，Input屬性(從接收緩沖區中讀取數據并清空接收緩沖區)。
4 真空速解算方法設計
4．1 線(xiàn)性插值原理
分段低次插值是函數插值方法的一種，將比較復雜的函數f(x)的插值區間[a，b]分成一系列子區間，在每一個(gè)子區間[xi，xi+1]上，用一個(gè)簡(jiǎn)單的函數來(lái)近似原函數。當每個(gè)子區間采用的近似函數為一次函數時(shí)，就成為常用的線(xiàn)性插值法。
子區間的線(xiàn)性插值公式為：
h即為插值步長(cháng)。在計算函數值時(shí)，系統采集到x值，然后找到值所在的插值區間[xi，xi+h]及相應函數值[yi，yi+h]，便可根據插值公式計算出y值。
4．2 插值節點(diǎn)計算
由公式(1)看出真空速計算公式比較復雜，如果直接用單片機進(jìn)行計算，則會(huì )占用大量?jì)却尜Y源，從而降低計算速度。因此，在系統允許誤差范圍內，對原函數采用插值，將復雜函數用一個(gè)簡(jiǎn)單的函數來(lái)近似。由于真空速計算式有兩個(gè)變量，無(wú)法直接采用分段線(xiàn)性插值來(lái)解算，考慮到實(shí)際運算的方便，使用公式(6)來(lái)計算真空速值。
則公式(6)中的真空速分為兩部分：一部分是只包含動(dòng)壓PD變量的指示空速Vi，另一部分是只含有靜壓PH變量的氣壓高度H的函數式H’，通過(guò)計算可得1≤H’≤1．289 9。
指示空速Vi和氣壓高度日的計算公式分別如公式(7)和公式(8)所示。
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