基于MC9S12XEP100的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定向測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　磁場(chǎng)測(cè)量采用三個(gè)正交的MS-03AR型高精度磁通門傳感器以Fs=200Hz的頻率對(duì)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(hào)比較微弱(nT級(jí))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(hào)其干擾是高頻部分，設(shè)計(jì)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(duì)信號(hào)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(hào)調(diào)理完成后，采用A/D轉(zhuǎn)換電路對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換;并將轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號(hào)送入MC9S12XEP100單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)處理。CPU處理完成后，將信號(hào)輸出進(jìn)行編碼，其電路如圖4所示。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　3.1 通信協(xié)議

　　系統(tǒng)正常工作采用1553協(xié)議通過單芯電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。上位機(jī)下傳命令如表1所示，主要包括交直流量采集、狀態(tài)設(shè)置、狀態(tài)查詢、通訊握手和停止采集等命令。下位機(jī)數(shù)據(jù)上傳格式，采用數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)包、幀校驗(yàn)的形式，其中數(shù)據(jù)包包含交直流量、狀態(tài)查詢、狀態(tài)等。如表1。

　　3.2 井上系統(tǒng)軟件流程圖

　　結(jié)合1553協(xié)議和井上通信系統(tǒng)的功能進(jìn)行軟件開發(fā)，其工作流程圖如圖5所示。首先，系統(tǒng)關(guān)閉中斷，對(duì)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啟中斷;其次，等待中斷，當(dāng)檢測(cè)到串口中斷時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的中斷處理。系統(tǒng)主要有兩大中斷：第一，中斷20用于轉(zhuǎn)發(fā)上位機(jī)發(fā)送的命令，其中0306命令之后包含狀態(tài)設(shè)置數(shù)據(jù)包(13Bit)的接收，接收完成后對(duì)其進(jìn)行編碼并轉(zhuǎn)發(fā)至井下測(cè)量系統(tǒng);中斷14用于接收井下系統(tǒng)返回的數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包在接收完成之后對(duì)其進(jìn)行解碼并轉(zhuǎn)發(fā)至上位機(jī)。最后，清除相關(guān)設(shè)置，循環(huán)等待中斷。如圖5。