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基于MC9S12XEP100的旋轉磁場(chǎng)定向測距系統設計

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作者:唐露新 張強武 時(shí)間:2014-06-26 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏
編者按:摘要:針對傳統基于地磁導向的連續測斜系統易受干擾以及慣性導航的陀螺測斜系統具有積分漂移誤差,難以滿(mǎn)足連通井導向定位高精度測量的需求,提出一種基于旋轉磁場(chǎng)閉環(huán)定向測距的系統方案,完成了該系統的硬件電路設計、軟件設計以及遠距離通訊協(xié)議設計,并進(jìn)行了地面實(shí)驗。該測距系統由地面系統和井下系統組成;其中,井下系統用于數據的采集、地面系統用于數據接收和命令傳輸,系統之間數據采用曼切斯特碼傳輸以提高精度降低誤碼率。

  磁場(chǎng)測量采用三個(gè)正交的MS-03AR型高精度磁通門(mén)傳感器以Fs=200Hz的頻率對其采樣;加速度傳感器采用Honeywell的QA-T160。由于采集的磁場(chǎng)信號比較微弱(nT級)并且混有噪音,須進(jìn)行濾波降噪和放大處理。采集的磁場(chǎng)信號其干擾是高頻部分,設計采用截止頻率分別為6Hz和4Hz低通濾波器進(jìn)行處理;并將濾波后對信號進(jìn)行放大,其電路如圖5所示,U10A及其前部分組成截止頻率為6Hz的低通濾波器,U10B為電壓跟隨器。信號調理完成后,采用A/D轉換電路對模擬信號進(jìn)行轉換;并將轉化后的數字信號送入單片機進(jìn)行相關(guān)處理。CPU處理完成后,將信號輸出進(jìn)行編碼,其電路如圖4所示。

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/248895.htm

  3 軟件設計

  3.1 通信協(xié)議

  系統正常工作采用1553協(xié)議通過(guò)單芯電纜進(jìn)行數據傳輸。上位機下傳命令如表1所示,主要包括交直流量采集、狀態(tài)設置、狀態(tài)查詢(xún)、通訊握手和停止采集等命令。下位機數據上傳格式,采用數據幀長(cháng)度、數據包、幀校驗的形式,其中數據包包含交直流量、狀態(tài)查詢(xún)、狀態(tài)等。如表1。

  3.2 井上系統軟件流程圖

  結合1553協(xié)議和井上通信系統的功能進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā),其工作流程圖如圖5所示。首先,系統關(guān)閉中斷,對PLL、PWM、SCI、PORT、編解碼等模塊進(jìn)行初始化,完成初始化工作后開(kāi)啟中斷;其次,等待中斷,當檢測到串口中斷時(shí),進(jìn)行相應的中斷處理。系統主要有兩大中斷:第一,中斷20用于轉發(fā)上位機發(fā)送的命令,其中0306命令之后包含狀態(tài)設置數據包(13Bit)的接收,接收完成后對其進(jìn)行編碼并轉發(fā)至井下測量系統;中斷14用于接收井下系統返回的數據包。數據包在接收完成之后對其進(jìn)行解碼并轉發(fā)至上位機。最后,清除相關(guān)設置,循環(huán)等待中斷。如圖5。



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