一種氣壓測量系統設計

　　2 硬件設計

　　針對小型無人機氣壓高度測量系統的特性，本設計選用STM32F103VCT6作為主控芯片，通過I²C讀取MS5611氣壓傳感器的數據，并進行二次溫度補償計算和氣壓高度解算等處理，通過串口輸出氣壓數據，其系統框圖如圖 1所示。

　　其中，電源芯片選用TPS77633低壓降的線性電源芯片作為供電，能夠滿足系統低電壓的工作條件;采用PL2303HX芯片作為數據傳輸芯片，將數據通過串口發送到電腦上位機中，便于及時讀取數據和進行相關數據的對比。

　　對于MS5611模塊的設計，使用I²C的讀取模式，其原理圖如圖 2所示，在芯片的電源端和地之間連接一個104mF的去耦電容減小電源對芯片的干擾。

　　3 軟件設計

　　3.1 總體設計

　　軟件設計主要包括系統的初始化、MS5611寄存器數據讀取、溫度補償計算、溫度和氣壓解算、數據格式轉換、數據發送等部分，其主要流程圖如圖 3所示。系統在上電后，啟動系統外部時鐘、設置串口波特率、設置系統I²C的IO工作模式和功能等。等待MS5611芯片初始化完成后，開始相關溫度和氣壓數值的讀取和計算，并將這些數據發送到電腦上位機中保存，便于數據的對比和分析。

　　3.2 氣壓高度計算流程

　　氣壓高度的計算包括傳感器初始化、出廠校準數據讀取、溫度和氣壓數據讀取、校準計算、溫度補償、計算氣壓高度等幾部分。在MS5611初始化過程中，讀取MS5611內部PROM中的6位出廠氣壓和溫度的補償值^[2]，實現溫度補償程序。在讀取MS5611的氣壓數值和溫度數值之后，通過中值濾波和滑動窗濾波算法，減小氣壓數值波動, 能夠消除偶然出現的脈沖性干擾，對周期干擾也有良好的抑制作用^[3]。將溫度補償運算之后得到的氣壓數值按照公式2計算出氣壓高度。