基于磁阻傳感器的低功耗方向指示系統

表1 　噪聲參數表

　　噪聲幅度　280 ×√10 ×500 (放大倍數) =10 mV 級 。

　　分析　噪聲具有一定幅度,對輸出造成影響,將在程序中采用軟件濾波來減小其影響。

　　2.4 　硬件設計

　　2.4.1 　電源模塊

　　本電路提供了兩種電源的輸入方式———電池供電(由圖中BA T 輸入) 和DC/ DC 適配器供電(由圖中J 1 輸入) ,通過波動開關K1 選擇供電方式,K2 為總電源開關。電源穩壓器件為線性穩壓芯片AMS1117 ,輸出313 V ,作為硬件系統其他芯片與電路的電源。

　　2.4.2 　傳感器及信號放大電路

　　該部分由傳感器HMC1052 、儀表運放INA332和電壓參考源REF3212 組成,完成系統的模擬電路功能。其原理如圖6 所示。

圖6 　放大電路模塊原理圖。

　　由21312 中運放的放大倍數G = 5 + 5 (R2 / R1 )可得,兩軸信號的放大倍數分別是46214 與42*(詳見21312 放大倍數分析與計算)由于INA332 是串聯型儀表放大器,其內部結構決定信號正常放大要求共模信號與參考電壓有對應的輸入關系,如圖7 所示。

圖7 　共模輸入信號與參考電壓關系表。

　　必須依據參考電壓輸入一定的共模信號才能使INA332 正常工作。

　　電壓參考源REF3212 輸出1125 V。整個系統供電為313 V ,傳感器輸出的共模電壓為313/ 2 =1165 V ,符合上述要求,且AD 采用215 V 參考,如此可使輸入信號獲得最大動態范圍。傳感器電路帶有置位/ 復位按鍵。按鍵產生高電流脈沖進入置位/復位帶,可以校準傳感器靈敏度。

　　2.4.3 　MSP430 單片機及周邊電路

　　在MSP430 周邊電路中, Y1 用鐘表晶振321768 kHz 作為低速時鐘源,Y2 用8 MHz 作為高速時鐘源XT2CL K。P610/ A0 和P610/ A0 用其第二功能,與INA332 的輸出相連接,作為模數轉換信號輸入口。部分P2 和部分P3 口作為與LCD 的通信端口,另一部分P3 口和部分P4 口控制8 個L ED指示燈。P112 - P115 口作為按鍵中斷的申請出入端口 。

　　2.5 　軟件設計：

　　2.5.1 軟件設計特點與算法描述：

　　我們通過算法對數字量進行處理,消除干擾,得到了誤差低于1°的方向角數值,以圖形和數字兩種形式顯示。磁偏角設置功能使方向角指示更加準確。信息鎖定功能方便了用戶的使用。

　　(1) 數據的形式:

　　理論　以X , Y 為坐標的點集是以原點為圓心的圓。

　　實際　以X , Y 為坐標的點集基本形成一個原點偏離圓心的橢圓,原因是兩軸靈敏度及放大倍數不一致使他們變化范圍不同,而參考源與兩軸不同的失調電壓使橢圓圓心偏離原點。

　　(2) 算法工作。

　　①軟件濾波,減小噪聲造成的誤差②將兩軸數據線性變換為符合正切函數的點,并作局部調整,最后確定角。