基于stm32的測量定位系統(tǒng)設(shè)計

在地質(zhì)勘探或是油田勘探的過程中，常會用到地震勘探。爆炸震源是地震勘探中廣泛采用的非人工震源。雖然目前已發(fā)展了重錘、連續(xù)震動源、氣動震炸藥安放的過程中需要測量起爆電纜的長度，準(zhǔn)確的測定線路的長度是勘探順利進行的前提和保證。但是由于炸藥安放在地面下的豎井中，難以直接測量線纜的長度。目前勘測中常使用的方法是利用電阻表測量電纜的電阻值，再通過換算得出導(dǎo)線的長度。測量過程中需要人工對測在地址勘測中，勘測地點往往都在野外，缺乏固定的標(biāo)記物和指示。尤其在密林和荒漠等環(huán)境中，必須借助儀器來定位。目前最常用定位儀器通常都要GPS是GlobalPositioningSystem(全球定位系統(tǒng))的縮寫，是美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建立從根本上解決了人類在陸地、海洋、航空、航天等各個方面當(dāng)初，設(shè)計GPS系統(tǒng)的主要目的是用于導(dǎo)航，收集情報等軍事目的。但發(fā)來的導(dǎo)航定位信號能夠進行厘米級甚至毫米級精度的靜態(tài)相對定位，米級至亞米級精度的動態(tài)定位，亞米級至厘米級精度的速度測量和毫微秒級精度的時用GPS信號可以進行海、空和陸地的導(dǎo)航，導(dǎo)彈的制導(dǎo)，大地測量和工位技術(shù)已經(jīng)用于建立高精度的全國性的大地測量控制網(wǎng)，測定全球性的地球動態(tài)參數(shù)；用于建立陸地海洋大地測量基準(zhǔn)，進行高精度的海島陸地聯(lián)測以及海洋測繪；用于監(jiān)測地球板塊運動狀態(tài)和地殼形變；用于工程測量，成為建立城市與工程控制網(wǎng)的主要手段。用于測定航空航天攝影瞬間的相機位置，實現(xiàn)僅有少量地面控制或無地面控制的航測快速成圖，導(dǎo)致地理信息系統(tǒng)、全球環(huán)境航技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品就成為全球軍隊武器裝備追逐的對象。與此同時，具有定位、測量、授時等功能的GPS技術(shù)被更多的行業(yè)所接受和采用，隨著信息產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代交通工具的發(fā)展，GPS技術(shù)更滲透于工作與生活的各個方面。近年來，水利應(yīng)用于水利部門，導(dǎo)航儀可以為防汛抗洪的指揮工作提供極大的方便和幫助。大水之年，受災(zāi)地區(qū)已是水天一片，公路被淹沒，通迅設(shè)施被沖毀，如何在沒有任何參照物的情況下，將大量搶險物資運送到指定地點，將緊急救援人提供指導(dǎo)行進的電子地圖，救援人員根據(jù)電子地圖自行導(dǎo)航，借助衛(wèi)星定位技所需時間。為保障迅速到達目的地，救援人員還可以在電子地圖中預(yù)設(shè)行進路線，并在重要的位置進行標(biāo)定，當(dāng)沿自選的路線行動，發(fā)生偏航時系統(tǒng)全自報當(dāng)前，對目的地及周邊環(huán)境的查詢需求帶動了GPS導(dǎo)航市場的繁榮。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，歐美國家導(dǎo)航設(shè)備普及率達到90%,日本更是超過95%。一項對3G應(yīng)用的展望和創(chuàng)意的專業(yè)調(diào)查顯示，17.79%的被調(diào)查者選擇了3G網(wǎng)絡(luò)視頻對話，15.34%的被調(diào)查者選擇了GPS/地圖搜索，在3G時代來臨之際，人們對GPS/電子地圖的關(guān)注，足以顯現(xiàn)它對日常生活中的重要性。2005年，我國民用汽車保有量就達到了3160萬輛，但是裝載導(dǎo)航設(shè)備的車輛，還不足2%。盡管不少汽車廠家對其高端車型在出廠前就安裝了導(dǎo)航系統(tǒng)，對其他低端車型也會有選裝導(dǎo)航產(chǎn)品的服務(wù)，但價格不菲的車載導(dǎo)航儀讓不少買車的人放棄了實用性很強的導(dǎo)航配置。按照私人汽車擁有量年均增速20%測目前使用的導(dǎo)航儀或全站儀等儀器中大都帶有GPS功能，但在地震勘測過程中，尋找的目標(biāo)是事先安裝好導(dǎo)線的目標(biāo)，坐標(biāo)是已知的，并不需要十分精確的目標(biāo)定位，只需引導(dǎo)使用者找到目標(biāo)即可。因此使用全站儀之類的儀器雖另外，由于儀器功能單一，使用者不得不攜帶多種儀器，更加重了使用者為解決上述問題，本設(shè)計將線路測量系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)集成在一起，并且在測量電阻的基礎(chǔ)上增加了自動線長換算、換算參數(shù)標(biāo)定和存儲功能。同時，系統(tǒng)在測量線長時會自動記錄下測量點的坐標(biāo)，系統(tǒng)可以通過手動輸入坐標(biāo)或調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)已存的坐標(biāo)指引使用者到達目標(biāo)點。在實現(xiàn)功能的同時盡量減小使用第二章系統(tǒng)總體設(shè)計本設(shè)計將導(dǎo)航儀和線路測量系統(tǒng)集成在一起，基根據(jù)使用場合分析，由于系統(tǒng)測量的電纜為連接有雷管的起爆電纜，電流過大會造成危險。根據(jù)工業(yè)電雷管的國家標(biāo)準(zhǔn)GB8031—2005中規(guī)定電雷管的安全電流為0.18A,設(shè)計測量電流應(yīng)遠小于0.18A。系統(tǒng)自動將測量得到的電阻換算成為線纜長度，由于線纜的長度不同將會進行導(dǎo)航需了解系統(tǒng)本身的坐標(biāo)和目標(biāo)點的坐標(biāo)。系統(tǒng)本身的坐標(biāo)需通過GPS定位實現(xiàn)，目標(biāo)點的坐標(biāo)可以通過手動輸入，也可以通過選擇系統(tǒng)曾經(jīng)測2.測量電流不超過50mA;2.2方案選擇導(dǎo)線長度測量，主要用于各種電力電纜或電信電纜，為了找出適用于本設(shè)計的長度測量方法，有必要對己知的線路故障定位方法進行分析。電力電纜故障探測的方法最早是在二戰(zhàn)前提出的，發(fā)展至今己經(jīng)出現(xiàn)了諸如：電橋法、駐波法等經(jīng)典理論方法，以及五十年代的低壓脈沖法、七十年代的脈沖電壓法、八十年代的脈沖電流法等現(xiàn)代行波法。下面簡要介紹各種測量方法的原理，以便分析各種方法的優(yōu)劣，分析更適合測量導(dǎo)線的長度的方法。單相接地故障是最常見的電纜故障之一，通常占各類故障的總和的90%,傳統(tǒng)的測試是用電橋法。由于同一性質(zhì)的單相接地故障，它的接地電阻可以從幾歐姆至兆歐級，因此可用的電橋也稍有差別，但其原理均相同。電橋法的基本原理和基本接線如圖2-1所示。當(dāng)電橋平衡后，故障點距離用式(2-1)進行計算。用電橋法測試故障點的精確性與接地電阻值有關(guān)。接地電阻值越小測試精度越高。為達到可能高的精確度，常用大電流燒斷接地電阻。但接地電阻不宜過小，因為燒斷接地電阻需要一定時間，也不利于其后的定點實驗。接地電阻為千歐數(shù)量級是最為理想的，其精確度可小于0.1%。為了消除電橋法中臨時引線帶入的誤差，除了將電橋接到電纜的二根引線輪換測試外，還應(yīng)在電纜的另一側(cè)進行重復(fù)測試。經(jīng)驗表明在近故障點一側(cè)測試的故障點距離比遠離一側(cè)的精度要高。電橋法的優(yōu)點是簡單，方便，精確度高，但它的主要缺點是不適用于高阻故障、閃絡(luò)性故障，因為故障電阻很高的情況下，電橋里電流很小，一般靈敏度的儀器，很難探測。但是，實際上故障大部分是屬于高阻與閃絡(luò)性故障。這樣在使用電橋法測距之前，需用高壓設(shè)備將故障點燒穿，使故障點電阻降到可用電橋測量的范圍內(nèi)。而故障點燒穿是件十分困難的工作，往往要花費數(shù)小時，甚至幾天的時間，十分不方便，有時會出現(xiàn)故障點燒斷，故障電阻反而升高的現(xiàn)象，或是故障電阻燒得太低，呈永久短路，以至于不能用放電聲測法進行最后定位。電橋法的另一缺點是需要知道電纜的準(zhǔn)確長度等原始技術(shù)資料，當(dāng)一條電纜線路內(nèi)是由導(dǎo)體材料或截面不同的電纜組成時，還要進行換算，電橋法還不能測量三相短路或斷路故障。隨著新技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)在現(xiàn)場上電橋法用得越來越少。2.低壓脈沖反射法低壓脈沖反射法主要用于低阻和斷線故障測距。是應(yīng)用脈沖行波和時間成線性關(guān)系的原理，因此和電纜線路的結(jié)構(gòu)無關(guān)，只要絕緣介質(zhì)均勻，就可方便地檢測故障范圍。它的原理及發(fā)射和斷路反射波形如圖2-2所示：基本方法是首先向電纜導(dǎo)線首階躍電壓或脈沖電壓),通過測量入進行測其中L為故障距離，為入射行波和反射行波之間的時間差，v為行波在電纜中的傳播速度。該方法簡單直觀，不需要知道電纜的準(zhǔn)確長度，根據(jù)脈沖反射波還可以識別電纜接頭與分接點的位置，測試簡單，操作容易，且精度高。該方法可用于電纜低阻和斷路故障測距或用于電纜全長測量，這類故障占所有電纜故障的10%,在電纜故障測試中占有舉足輕重的作用。脈沖反射法中識別故障點的反射波和區(qū)別由其它由于不均勻性造成的反射波，如電纜接頭反射波，是測試技術(shù)的關(guān)鍵。反射波的幅值主要決定于故障點電阻對波阻抗之比。接地故障的電阻對波阻抗之比(Rf/ZO)大于10時，反射波幅值只是等于或小于脈沖起始波的5%,而多數(shù)接地故障的測試局限了脈沖反射法的應(yīng)用。而斷線故障由于斷線電阻較大，可得幾乎100%的反射波幅值，因此脈脈沖電壓法，又稱閃測法。此方法實際上是行波法離線故障測距的一種形式。此方法是70年代發(fā)展起來的用于測量高阻與閃絡(luò)故障的方法。該方法首先將電纜故障在直流或脈沖高壓信號下?lián)舸缓笸ㄟ^記錄放電脈沖在測量點與故障點往返一次所需的時間來測距。脈沖電壓法的一個重要優(yōu)點是不必將高阻與閃絡(luò)性故障燒穿，直接利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖信號，測試速度快，測就大部分故障本質(zhì)來說，基本都屬于絕緣體的損壞。高阻故障是由于絕緣介質(zhì)的抗電強度下降所致。因為故障點的阻值高，測量電流小，所以即使用足夠靈敏的儀表也難以測量。對于脈沖法，由于故障點等效阻抗幾乎等于電纜特性阻抗，所以反射系數(shù)幾乎等于零，因得不到反射脈沖而無法測量。但從介質(zhì)點就會發(fā)生擊穿現(xiàn)象。在擊穿的瞬間，故障點被放電電弧短路，所以在故障點而弧光放電一般要持續(xù)數(shù)百微秒到幾個毫秒，因此躍變電壓在放電期間就以波把瞬間躍變電壓及來回反射的波形記錄下來，便可測量再根據(jù)電波在電纜中的傳播速度，就可以算出故障點到端頭的距離。基于這個按圖2-3,接上電源后，實驗變壓器PT對電容C充電。當(dāng)電壓高到一定數(shù)值時，球間隙J被擊穿，電容器C上的電壓通過球間隙的短路電弧和電感L直接加到電纜的測量端。這個沖擊電波沿電纜向故障點傳播。只要電壓的峰值電纜送去的電壓波反射回去。因此，電壓波就在電纜端頭和故障點之間來回反射。為了使反射波不至于被測試端并聯(lián)的大電容C短路，在電纜和球間隙之間串接一個電感線圈L(幾微享到幾十微享)組成電感微分電路。因為電感對突跳電壓有較大的阻抗，有了它，就可以借助于錄波器觀察到來回反射的電壓波脈沖電壓法的一個重要優(yōu)點是不必將高阻與閃絡(luò)性故障燒穿，直接利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬時脈沖信號，測試速度快，測量過程也得到簡化，是電纜故障1)安全性差。儀器通過一個電容電阻分壓器分壓測量電壓脈沖信號，儀2)在利用閃測法測距時，高壓電容對脈沖信號呈短路狀態(tài)，需要串一個電阻或電感以產(chǎn)生電壓信號，增加了接線的復(fù)雜性，且降低了電容放3)在故障放電時，特別是進行沖閃法測試時，分壓器藕合的電壓波形變脈沖電流法是在脈沖電壓法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是通過線性電流耦合器測量電流脈沖信號，將電纜故障點用高電壓擊穿，使用儀器采集并記錄下故障點擊穿產(chǎn)生的電流行波信號，通過分析判斷電流行波信號在測量端與故障點往返一次所需時間來計算故障距離。脈沖電流法接線如圖2-4所示。與脈沖電壓法比較，脈沖電流法使用線性電流耦合器，與高壓回路無直接電氣連接，這樣對試驗儀器和試驗人員比較安全。線性電流耦合器產(chǎn)生的電流脈沖信號也比較容易分辨。所以相比脈沖電壓法而言，該方法得到了更為廣泛但是這種方法存在盲區(qū)，有時波形不夠明顯，需要靠人為判斷，儀器誤差回波圖形解釋簡單。原理是：由回波儀釋放一個發(fā)射脈沖，在高阻或間歇性電纜故障點不能被反射，儀器將顯示整個電纜長度的波形存儲起來，此波形圖叫這個加在高壓信號上的脈沖將從故障點反射。這樣，帶自動數(shù)據(jù)處理的回波儀存儲故障點反射波形，并將完好軌跡和故障軌跡進行疊加，兩條軌跡將有一個二次脈沖法的優(yōu)點是，可以避開故障點閃絡(luò)時引起強烈的電磁干擾；低壓脈沖寬度可以調(diào)節(jié)：較長線路也能記錄到清晰的信號波形，提高測量精度。缺點是：所用儀器較多；由于故障點電阻要降到很小的數(shù)值，如果故障點受潮嚴重，故障點擊穿過程較長，測試時間相應(yīng)增加；故障點維持低阻狀態(tài)的時間不歐姆法是利用歐姆定律測試電阻的方法，通過向待測導(dǎo)線中通入已知大小的電流，根據(jù)測得的電壓可以得到導(dǎo)線的電阻，再根據(jù)線纜的電阻率可計算得到線纜的長度。該法不能檢測電路的故障，只能用來檢測線纜的長度，但該方法是以上幾種方法中最簡單的方法。該法的缺點是對于不同電阻率的導(dǎo)線計算以上，介紹了目前存在的各種電纜故障測距原理，包括電橋法、低壓脈沖反射法、脈沖電壓法、脈沖電流法、二次脈沖法等、歐姆法，并給出了各種方法的優(yōu)缺點。根據(jù)使用場合，待測電纜是連接有電雷管脈沖電流法和二次脈沖法等采用高壓脈沖或脈沖電流的方案顯然不適合。而電橋法又因為需采用高靈敏度的測量儀器等問題，會給測低壓脈沖法要求絕緣介質(zhì)均勻，且適于測量的是類似于斷線的大電阻故障，對綜上所述，本設(shè)計采用歐姆法測量線纜長度，并由系統(tǒng)自動將電阻換算為由于待測線纜材質(zhì)變化電阻和長度的換算系數(shù)必須隨之更換，系統(tǒng)需具有標(biāo)定功能，標(biāo)定方法為使用系統(tǒng)測量長度已知的改材料線纜的電阻，之后輸入線纜長度，系統(tǒng)可根據(jù)線纜的長度和測得阻值自動計算出換算系數(shù)，并存儲至此外，由于使用環(huán)境的不同尤其是溫度的變化，可能會引起設(shè)備測量值的由GPS定位可以方便的進行系統(tǒng)導(dǎo)航，將目標(biāo)點的坐標(biāo)和系統(tǒng)的坐標(biāo)做不適合使用地圖導(dǎo)航。為方便使用者尋找目標(biāo)，系統(tǒng)可顯示一個指向目標(biāo)的箭在顯示設(shè)備上繪制指向目標(biāo)的箭頭需要目標(biāo)相對系統(tǒng)的方向。同時還需要在本設(shè)計中，需要進行存儲的數(shù)據(jù)主要有系統(tǒng)其中系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)應(yīng)能夠方便的讀出值PC機上，以便進行數(shù)據(jù)處理。同時，目標(biāo)坐標(biāo)點的信息需要能夠方便的在不同的測量系統(tǒng)間共根據(jù)上述分析，對于測量信息，可存儲于系統(tǒng)外部非易失存儲其中。本設(shè)儲穩(wěn)定而受到廣大用戶的歡迎，這也是本系統(tǒng)采用TF卡的原因之一。另外TF必須首先使用專業(yè)工具將其從電路板上取下，使用者在沒有專業(yè)技能的情況下TF卡可以方便的在不同的設(shè)備上使用，是數(shù)據(jù)分享的快捷方法，也能夠非常容一個智能美觀的人機交互接口可以極大方便用戶的操作，在本系統(tǒng)中為了方便用戶對系統(tǒng)進行實時監(jiān)測與控制，點陣式LCD顯示屏加4X4矩陣鍵盤實于使用，甚至顯示內(nèi)容完全無法看清楚。因此本設(shè)計選用半透半反式黑白點陣式液晶屏ERC-1。該液晶屏分辨率為128*128,能夠方便的顯示字符和簡單的2.3控制器選型32位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz,CortexTM-M3處理器是最新一代的嵌入式ARM處理器，它為實現(xiàn)MCU的需要提供了低成本的平臺、縮減的引腳數(shù)目、降低的系統(tǒng)功耗，同時提供卓越的計算性能和先進的中斷系統(tǒng)響。內(nèi)置高速存儲器(高達512K字節(jié)的閃存和64K字節(jié)的SRAM),豐富的增強I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。所有型號的器件都包含3個12位的ADC、4個通用16位定時器和2個PWM定時器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進的通信接口：多達2個I2C接口、3個SPI接口、2個I2S接口、1個SDIO接口、5個USART接口、STM32F103xx系列內(nèi)置SD卡接口和LCD接口，可以方便進行SD卡與LCD的開發(fā)，大大縮短開發(fā)周期。STM32F103xx系列工作于-40℃至+105℃的溫度范圍，供電電壓2.0V至3.6V,一系列的省電模式保證低功耗應(yīng)用的要求。終處于工作狀態(tài)，保證系統(tǒng)在供電超過2V時工作；當(dāng)VDD低于設(shè)定的閥值器件中還有一個可編程電壓監(jiān)測器(PVD),它監(jiān)視VDD/VDDA供電并與閥值VPVD比較，當(dāng)VDD低于或高于閥值VPVD時產(chǎn)生中斷，中斷處理程序3.1系統(tǒng)框圖圖中文字不應(yīng)該比中文中的字號還大，要么調(diào)整圖的大小，要么修改文字大小，你這個圖太大了大小，你這個圖太大了人機交互電源管理根據(jù)設(shè)計需求分析可知，整個系統(tǒng)主要包括前端數(shù)據(jù)采集、GPS信號處理、數(shù)據(jù)存儲、人機交互和電子羅盤5個模塊，系統(tǒng)的原理框圖如圖3-1所示。系統(tǒng)的工作流程為數(shù)據(jù)采集端將獲得的電阻數(shù)據(jù)傳輸至主控MCU,然后同當(dāng)前由GPS終端獲得的位置信息相互關(guān)聯(lián)，將關(guān)聯(lián)后的信息存放至存儲介質(zhì)中，并在液晶上實時顯示。用戶操作完成后可以通過USB接口將存儲介質(zhì)中的數(shù)據(jù)傳輸至PC機。電子羅盤用來獲取系統(tǒng)相對于地理坐標(biāo)系的偏轉(zhuǎn)角度。3.2電路設(shè)計系統(tǒng)采用STM32f103VBT6作為主控MCU,只需要簡單的電路即可使單片機正常工作。單片機擁有128kB的flash,外設(shè)資源豐富包含3個12位的口：多達2個I2C接口、3個SPI接口、2個I2S接口、1個SDIO接口、5個USART接口、一個USB接口和一個CAN接口。FRkⅢⅢRNB3g圖3-3MCU及外圍電路片機正常工作。單片機擁有128kB的flash,外設(shè)資源豐富包含3個12位的ADC、4個通用16位定時器和2個PWM定時器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進的通信接口：多達2個12C接口、3個SPI接口、2個I2S接口、1個SDIO接口、5個時鐘電路：由一個8MHz的晶振和一個32.768kHz的晶振及電容構(gòu)成。為調(diào)試接口：由一組排陣和若干電阻構(gòu)成。位單片機提供下載程序和在線調(diào)啟動項選擇電路：由兩個電阻構(gòu)成。選擇單片機啟動項，是單片機從片內(nèi)Flash啟動。FFcGDWenf2NF3PDH91061446步降壓-升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器和兩個600mA同步降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器以提供3個輸出軌，效率可高達95%。LTC3521具1.8V至5.5V的輸入范圍，在所有工作模式之間提供連續(xù)轉(zhuǎn)換，從而非常適用于甚至在電池電壓下降至低于輸出時也必須保持恒定輸出電壓的應(yīng)用。在很多情況下，這能增加多達20%的電池運行時間。其降壓-升壓型通道可以提供1.8V至5.25V的恒定輸出電壓，而每一個同步降壓型通道則能夠提供0.6V至5.25V的輸出，從而使該器件適用于多種手持式應(yīng)用。LTC3521的恒定1.1MHz開關(guān)頻率可實現(xiàn)低噪聲工作，同時最大限度地減小了外部組件的尺寸。纖巧外部組件結(jié)合4mmx4mmQFN-24或TSSOP-20E封裝，為空間受限應(yīng)用提供了一種占板面積緊湊的解圍內(nèi)最大限度地提高效率，同時最大限度地降低開關(guān)噪聲。降壓型轉(zhuǎn)換器采用電流模式控制和同步整流以確保最佳效率。該器件的可選突發(fā)模式(BurstMode)工作僅需要30uA靜態(tài)電流，且停機電流低于2uA,從而進一步延長了電池運行時間。就需要低噪聲的應(yīng)用而言，LTC3521可以配置為以固定頻率PWM模式運行，這可降低噪聲和潛在的RF干擾。在本設(shè)計中，芯片的同步降壓-升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器為主芯片、電子羅盤和液晶屏背光供電。兩個同步降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器為GPS模塊、LCD顯示、SD卡及測量模塊供電。待機狀態(tài)時，可以將除主芯片外的其他電源關(guān)閉，以節(jié)省電能，延長電池使用壽命。輸出電壓為同步降壓-升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出5V電壓，兩個同步降壓系統(tǒng)的線路測量模塊正常工作需要雙電源，在設(shè)計中采用凌力爾特公司的LT3471作為雙電源轉(zhuǎn)換芯片。利用1t3471將3.3V單點源轉(zhuǎn)換為+/-5V的雙電源以提供給測量系統(tǒng)正常工作使用。在雙電源的輸出端增加指示燈以方便調(diào)試。通過低壓差線性穩(wěn)壓芯片LM1117給單片機和電子羅盤提供3.3V的穩(wěn)定本電路首先采用OP07構(gòu)成微電流源輸出1mA左右的小電流，小電流流過待測物時產(chǎn)生壓降，壓降經(jīng)過高精度儀用放大器AD620放大后輸出至單片機進行AD采集。Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓(對于OP07A最大為25μV),所以O(shè)P07(OP07A為±2nA)和開環(huán)增益高(對于OP07A為300V/mV)的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感AD620是一款低成本、高精度儀表放大器，僅需要一個外部電阻來設(shè)置增益，增益范圍為1至10,000。此外，AD620采用8引腳SOIC和DIP封裝，尺理想之選。它還具有低噪聲、低輸入偏置電流和低功耗特性，使之非常適合由于其輸入級采用Superβeta處理，因此可以實現(xiàn)最大1.0nA的低輸入偏置電流。AD620在1kHz時具有9nV/NHz的低輸入電壓噪聲，在0.1Hz至10Hz頻帶內(nèi)的噪聲為0.28μV峰峰值，輸路復(fù)用應(yīng)用；而且成本很低，足以實現(xiàn)每通道一個儀表放大器的設(shè)計。在該電路中，首先采用兩個電阻對5V的電壓進行分壓，得到4V左右的基準(zhǔn)電壓。之后，基準(zhǔn)電壓經(jīng)過OP07和9012的跟隨使9012的發(fā)射極電壓恒定在4V左右。由于電源和發(fā)射極之間接有1K的定值電阻，射極的的電流將恒定在1mA。因此，在三極管的集電極也就是測量接口將得到約1mA的恒定電當(dāng)待測電纜接在測量頭上時，1mA的電流流過電纜，根據(jù)歐姆定律可知測STM32的AD為14位，分辨率約為0.8V,直接測量電極兩端的電壓得到的值精度低于1歐姆。為了提高系統(tǒng)的測量精度，利用儀用放大器將電壓放大10倍以上再用AD采集，則可以將精度提高至0.1歐姆。繼續(xù)提高放大倍數(shù)，在一定程度上可以進一步提高測量精度，但是系統(tǒng)量程則會同比下降。由于采0~3.3V可計算的出最佳放大倍數(shù)在30倍左右。為減小干擾和噪聲，測量電路中添加濾波電路濾除干擾。同時采用電感將為保證系統(tǒng)測量安全，在輸出端串聯(lián)接入小電流自恢復(fù)保險管，將電流限制在50mA以下。由于測量系統(tǒng)工作在+/-5V雙電源下，而單片機工作在3.3V電源下，輸出部分需添加限流電阻進行保護。3.2.4GPS接口電路本設(shè)計中的GPS模塊采用ZYM_G5020_1。是為OEM模塊的廣泛應(yīng)用而設(shè)計的。該GPS模塊一次性追蹤16顆衛(wèi)星，能夠快速搜星，每秒更新一次定位數(shù)據(jù)。ZYM_G5020_1是·款帶有TCXO設(shè)計的高性能產(chǎn)品，采用UBLOXAntaris5計數(shù)設(shè)計。提供高達-160dBm的跟蹤靈敏度，可以捕捉極微弱的衛(wèi)星信號，實現(xiàn)惡劣環(huán)境下的強捕捉能力。該模塊使用USB或USRT通訊，在本設(shè)計中，采用USART作為GPS的通訊接口。由于模塊上電使能后會自動發(fā)送串口數(shù)據(jù)，并不需要進行過多配置，因此在本設(shè)計中除電源外僅接出一條數(shù)據(jù)線和一條使能控制線。模塊工作時耗電量很大，不使用時通過使能控制將模塊失能，以節(jié)省電量，延長電池使用時間。3.2.5電子羅盤電路3.2.5電子羅盤電路可Net%東R26永家于Ntl±Nl-2Na2+5Na2-6bNt5NND47束KkNal-Nal-Nt!Nt2Nt2NaltNal-Nat5PA6本設(shè)計中采用霍尼韋爾的雙周磁通傳感器HMC1052作為電子羅盤模塊。HMC1052是單芯片上的高性能磁阻傳感器，包括兩個正交的傳感器，每只磁阻傳感器都配置成一個四個元件的惠斯通電橋，將磁場轉(zhuǎn)化為不同的輸出電壓。這些傳感器能傳感低至120微高斯的磁場，靈敏度可達到1mV/V/高斯。測量范圍可達到±6高斯。由于低磁場十分微弱，傳感器的輸出電壓很小，用單片機的AD采集很困難，需要放大。在本設(shè)計中，使用運放MCP602構(gòu)成減法電路，將磁阻傳感器構(gòu)成的惠斯通電橋的兩個橋臂的輸出電壓差值放大100倍輸出。輸出值由單片機的12位AD采集。以提高電子羅盤的測量精度。vv4sD1DD西液晶屏采用3.3V供電，由于液晶屏耗電量較大，單獨利用電源管理芯片的一路降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器為液晶屏供電，以便關(guān)閉液晶屏以節(jié)省點量。液晶屏的背光在外界光線較強時起到的作用有限，可以在外界光線較強時關(guān)閉液晶背光。在液晶背光電源電路上添加三極管做開關(guān)控制背光。為增加三極管的驅(qū)動能力，將兩個三極管構(gòu)成符合結(jié)構(gòu)增大電流驅(qū)動能力。由于三極管本身的分壓，將導(dǎo)致液晶背光得不到足夠的35V電源供電。為防止電壓過高燒毀發(fā)光器件，在線路上串聯(lián)限流電阻保護液晶圖3-11TF卡存儲電路為方便使用者取出TF卡內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)，本設(shè)計將USB讀卡器電路集成在GL827是USB2.0接口的Flash存儲器讀取控制器。支持USB2.0高速通訊。即MCU工作時關(guān)閉GL827的電源，而使用USB讀取TF卡時將MCU關(guān)閉。本設(shè)計中需要進行數(shù)字輸入和菜單選擇等功能，根據(jù)需求鍵盤包括一組標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字鍵盤(0~9十個數(shù)字鍵、*鍵和#鍵)、一組方向鍵(上下左右)、功能鍵(確定、返回)和電源控制鍵，共19個按鍵。因此，設(shè)計采用4*5的矩陣鍵盤，該鍵盤可以掃描20個按鍵，支持組合鍵。操作簡單，功能穩(wěn)定。單片機的PCO~PC8作為鍵盤的接口其中PCO~PC3作為鍵值檢測腳，PC4~PC8作為掃描信號輸出腳。為保證鍵值的準(zhǔn)確，在PCO~PC4上接10K的O*0#3.2.9鍵盤背光控制電路3.2.9鍵盤背光控制電路131]TNN系統(tǒng)在夜晚或光線較差的條件下使用時，按鍵不容易看清楚。為方便使用者，在鍵盤上按鍵的周圍增加鍵盤背光電路為鍵盤照明。背光電路使用貼片LED作為光源，采用復(fù)合結(jié)構(gòu)的三極管作為背光的開關(guān)控制器件。電阻測量電阻測量系統(tǒng)的基本功能主要有線路測量和GPS定位兩項，而電阻測量又需要現(xiàn)場標(biāo)定功能來配合，GPS定位又會衍生出定點指向和電子羅盤兩項功能。每項功能都需要在顯示系統(tǒng)上進行顯示，并且需要鍵盤進行人機交互。測量和定位過的數(shù)據(jù)存儲至TF卡中。功能中需要的某些數(shù)據(jù)需從TF卡中讀取。系統(tǒng)還需完成電源管理功能，以便降低系統(tǒng)功耗，延長使用時間。需要完成的功能有：6、數(shù)據(jù)及圖案顯示；7、數(shù)據(jù)存儲及讀取；4.2系統(tǒng)功能軟件設(shè)計電阻測量需要將測量電路調(diào)理后的電壓信號通過AD采集后轉(zhuǎn)換為電阻，再通過換算得到所測電纜的長度。STM32f103擁有兩個12位AD,每個ADC共用多達16個外部通道，可以實在本設(shè)計中需采集兩路以上的AD信號，因此采用掃描模式多MemoryAccess(直接內(nèi)存存取)的縮寫，他允許不同速度的硬件裝置來溝通，而不需要依于CPU的大量中斷負載，傳輸動作本身是由DMA控制傳輸?shù)竭_緩沖區(qū)結(jié)尾時所產(chǎn)生的中斷。每個通道都有專門的硬件DMA請求邏輯，同時可以由軟件觸發(fā)每個通道；傳輸?shù)拈L度、傳輸?shù)脑吹刂泛湍繕?biāo)地址都初始化系統(tǒng)時鐘初始化端口采集1000個AD值均值濾波甲結(jié)束在程序中，需要在內(nèi)存中開辟一段空間作為DMA傳將ADC1的外設(shè)地址設(shè)置為DMA的源地址。將DMA的傳輸目標(biāo)地址設(shè)置為循環(huán)自動增加，則在目標(biāo)存儲區(qū)根據(jù)地址的增量即可的到不同的復(fù)用通路的采集后的AD由于在采集的時刻可能會受到噪聲和外界雜波的干擾，采集到的信號是一個離散的量。單獨一次采集到的AD值由于其離散性是不能直接使用的，所以要對采集到的值進行數(shù)字濾波。在本設(shè)計中采用均值濾波，每次濾波后的值經(jīng)過簡單的轉(zhuǎn)換即可得到阻值。阻值存儲到全局變量中，以便測得電纜電阻后需要通過換算得出電纜長度，電纜的長度等于導(dǎo)線電阻與但是由于測量導(dǎo)線的材料和直徑的不同，測量導(dǎo)線的電阻率并不是一個確為了方便使用，本系統(tǒng)設(shè)計線長標(biāo)定功能。標(biāo)定功能也是利用電阻測量功能，將已知長度的導(dǎo)線電阻測量后輸入導(dǎo)線的長度。之后系統(tǒng)計算線長和電阻為保證換算系數(shù)掉電不丟失，系數(shù)需存儲至非易失存儲其中。系統(tǒng)上電時標(biāo)定過于頻繁將影響工作效率。因此，需存儲多組測量數(shù)據(jù)并可以選擇使用其由于STM32f103本身的Flash且每次擦除需要對1KByte的Flash進行操作，而在該功能中所需存儲的多組內(nèi)容需相互獨立存儲。如果存儲地址間隔小于1K,則使用擦出命令的時候會將其他的標(biāo)定系數(shù)誤擦除。如果要避免誤刪除則消耗Flash空間過大。因此選擇使用TF卡存儲標(biāo)定信息。在標(biāo)定功能中還需能夠?qū)?biāo)定值進行選擇，選擇的標(biāo)定信息會被單獨存儲至Tf卡中，系統(tǒng)上電時會自動讀取該信息作為標(biāo)定系數(shù)。開始開始工工線長輸入系數(shù)存儲結(jié)束圖4-3線長標(biāo)定流程開始開始1定位存儲位置讀取標(biāo)定值標(biāo)定值加載結(jié)束圖4-4參數(shù)選擇流程本設(shè)計中使用的GPS模塊采用USART串行數(shù)據(jù)輸出，波特率為9600,GPGGA語句包括17個字段：語句標(biāo)識頭，世界時間，緯度，緯度半球，經(jīng)度，經(jīng)度半球，定位質(zhì)量指示，使用衛(wèi)星數(shù)量，水平精確度，海拔高度，高度單位，大地水準(zhǔn)面高度，高度單位，差分GPS數(shù)據(jù)期限，差分參考基站標(biāo)號，校驗和結(jié)束標(biāo)記(用回車符<CR>和換行符<LF>),分別用14個逗號進行分隔。GPS模塊每秒更新一次數(shù)據(jù)，每次輸出數(shù)據(jù)包含了上述的六種協(xié)議。系統(tǒng)在進行定位的時候，使用USART查詢接收GPS模塊發(fā)出的1000個數(shù)據(jù)字節(jié)(保證每次接收到的數(shù)據(jù)中都包含完整一次完整的GPS通訊數(shù)據(jù))之后進行篩選，如果查詢到字符串$GPGGA,則提取之后的64個數(shù)據(jù)字節(jié)。數(shù)據(jù)提取之后取出第1、2、4、個逗號之后的數(shù)據(jù)，分別是UTC時間，經(jīng)度，緯度。取出的數(shù)據(jù)位ASCⅡ碼，換算成所需數(shù)據(jù)后進行存儲和顯示。可通過檢測第6個逗號后的數(shù)據(jù)判斷系統(tǒng)的定位情況。同時可以通過檢測第7個逗號后的數(shù)據(jù)檢測模塊所使用的衛(wèi)星數(shù)量(00~12)。區(qū)結(jié)束圖4-5GPS數(shù)據(jù)接收流程開始開始讀取數(shù)據(jù)否學(xué)符串匹配是提取數(shù)據(jù)分類存儲中結(jié)束圖4-6GPS數(shù)據(jù)處理流程轉(zhuǎn)角度增加，即東方為90度，南方為180度，西方為270度。將目的坐標(biāo)和本機坐標(biāo)的經(jīng)度和緯度分別做差后通過反三角函數(shù)，可以計算出目標(biāo)點相對于本機坐標(biāo)點偏離北方的角度。通過電子羅盤的功能，可以使屏幕上的箭頭指向正北方，在此時箭頭方向的基礎(chǔ)上，在轉(zhuǎn)動相應(yīng)的坐標(biāo)點偏移角，即可使箭頭指向目標(biāo)方向。已知兩個點的GPS坐標(biāo)，通過地球大圓距離公式，可以方便的計算出距離目標(biāo)的距離。當(dāng)與目標(biāo)之間的距離小于10m時，即可認為到達目的地。式中，中為目標(biāo)點緯度，λ,為目標(biāo)點經(jīng)度，φ,起始點的緯度，λ,為起始點的經(jīng)度。使用該公式可以計算得出兩坐標(biāo)點和地球球心構(gòu)成的角的弧度，結(jié)果與地球半徑相乘即可得到兩坐標(biāo)點間的距離。立衛(wèi)退出功能是HMC1052由兩個正交的磁通傳感器構(gòu)成，當(dāng)任意一個傳感器在地磁場中旋轉(zhuǎn)時，通過傳感器的磁通量按正弦規(guī)律變化。兩個傳感器的磁通量變化有90度的相位差。而由磁通量所引起的輸出電壓變化同樣按正弦規(guī)律變化，兩路電壓變化具有90度的相位差。兩路輸出電壓偏移中心點的變化量，可以認為是平面直角坐標(biāo)系上沿某個圓運動的點的坐標(biāo)值。根據(jù)反三角函數(shù)公式，可以計算得出角度，將其與地磁坐標(biāo)相互映射后可以得到傳感器相對于地磁坐標(biāo)的偏轉(zhuǎn)角度。由于顯示屏的位置相對于傳感器的位置是固定的，得到傳感器的偏轉(zhuǎn)角度后即可得到顯示屏相對與地磁坐標(biāo)的偏轉(zhuǎn)角度，即顯示屏正方向偏離北方的角本設(shè)計中采用點陣式液晶屏需將所顯示的圖案轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的字庫后才能進行顯示。為在屏幕上顯示一個可以旋轉(zhuǎn)的箭頭，首先將一個箭頭的團轉(zhuǎn)換為字庫，之后旋轉(zhuǎn)箭頭是，根據(jù)旋轉(zhuǎn)角對箭頭的字庫中的點進行矩陣變換，之后將變換后的字庫輸出到顯示屏顯示。為保證電子羅盤的箭頭始終指向北方，在系統(tǒng)沿某個方向旋轉(zhuǎn)時，屏幕上的箭頭則在屏幕上向相反的方向轉(zhuǎn)動相同的角度。系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動角度可以由磁通傳感器得到。T是由于系統(tǒng)電壓的、外界溫度等外界因素的的影響，磁通傳感器輸出的電壓值必不是一成不變的，而在電子羅盤功能中，磁通傳感器電壓變化的中心點是關(guān)鍵參數(shù)，如果中心點因外界環(huán)境產(chǎn)生漂移，電子羅盤的輸出便會產(chǎn)生極大的為消除漂移，可以采集傳感器輸出的最大值和最小值求二者的中值即可得為取得極值，使用這需將系統(tǒng)沿水平方向旋轉(zhuǎn)360度，同時連續(xù)采集旋轉(zhuǎn)過程中傳感器輸出的電壓值，取出極值。標(biāo)定完成后將計算的到的誤差范圍和由于兩個傳感器的制造工藝和電路工藝等問題，兩路電壓的變化幅度相差比較大，為保證方向的準(zhǔn)確，利用標(biāo)定時取得的兩組誤差求出兩路誤差范圍的√標(biāo)定完成否是7工結(jié)束由于系統(tǒng)所使用的器件的離散型，兩個相同的系統(tǒng)測量同一個阻值時得到的結(jié)果會有一定的差異，通過人工標(biāo)定修改矯正參數(shù)，工作量大，而且不適合通過AD采集，可以得到和對應(yīng)電阻向?qū)?yīng)的12位數(shù)值。由此，將一個規(guī)定阻值的電阻(本設(shè)計采用100Q)接入系統(tǒng)，然后使用AD采集電壓值。由于矯正系數(shù)是系統(tǒng)特有的，并且不能隨意更改的，因此將該系數(shù)存儲至STM32的flash中。又因為flash的刷寫次數(shù)有限，為防止使用者誤操作導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常使用，故該功能應(yīng)設(shè)計為隱藏功能，只有專業(yè)人員通過一定手段4.3界面設(shè)計開始開始采集AD值善標(biāo)定完成是均值濾波校正系數(shù)計算Flash劇寫為方便使用者使用，將系統(tǒng)功能界面化、菜單化。根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計，主菜單中包含5項功能(隱藏功能不出現(xiàn)在菜單中)。同時在某些功能下包含有子電阻羅盤電阻羅盤電阻存儲坐標(biāo)選擇定位存儲手動輸入電陽測量羅盤標(biāo)定線長標(biāo)定參數(shù)選擇定點指向參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng)定位主菜單中主要顯示標(biāo)題、系統(tǒng)各項功能選項、確定和返回信息提示。另外菜單1,系統(tǒng)標(biāo)定←2,電阻測量3,定點指向4,系統(tǒng)定位5,電子羅盤確定返回打開任何一項功能只需通過方向鍵將箭頭指向相應(yīng)的功能菜單選項，按在主菜單中還可以打開隱藏的電阻標(biāo)定功能，打卡方式為在主菜單模式下輸入開啟密碼后按確認鍵。輸入過程中屏幕上不會有任何提示，且輸錯任何一在主菜單中，可以通過按右下角的圓形按鈕使系統(tǒng)進入待機狀態(tài)。且超過系統(tǒng)標(biāo)定頁面下包括三項子功能：參數(shù)選擇、線長標(biāo)定和羅盤標(biāo)定。任意一項功能可以通過方向鍵控制箭頭指向所需功能，按“確定”鍵進入功能，按1,系統(tǒng)標(biāo)定參數(shù)選擇←線長標(biāo)定羅盤標(biāo)定確定返回在參數(shù)選擇頁面中，屏幕中心會顯示一個數(shù)字(標(biāo)定號)鍵控制數(shù)字可以從0~9變化。通過選擇標(biāo)定號可以選擇最近10組線長標(biāo)定數(shù)據(jù)，數(shù)字越小則數(shù)02線長標(biāo)定界面1,系統(tǒng)標(biāo)定圖4-15參數(shù)標(biāo)定界面1,系統(tǒng)標(biāo)定請輸入線長確定返回圖4-16輸入線長3羅盤標(biāo)定界面羅盤標(biāo)定界面和電阻標(biāo)定界面基本相同，但標(biāo)定完成后沒有后續(xù)的界面，直接閃現(xiàn)“存儲成功”,然后返回上一級菜單。1,系統(tǒng)標(biāo)定標(biāo)定中…進入電阻測量界面后，首先會顯示提醒界面，提醒接入導(dǎo)線。在此界面可按“返回”鍵回到上一級菜單。按確定鍵后即開始測量過程。首先測量線纜電阻并換算成長度。然后接收GPS信號，并顯示于屏幕上。測量完成后系統(tǒng)會停留在測量結(jié)果顯示界面，按“返回”鍵后退出測量結(jié)果顯示界而，同時保存數(shù)據(jù)。之后可以直接進行下一次測量。2,電阻測量接入導(dǎo)線開始測量確定返回2,電阻測量線長：200電阻：50確定返回3,定點指向手動輸入←坐標(biāo)選擇圖4-20定點指向界面緯度：圖4-21手動輸入界面界面是首先要進行數(shù)據(jù)來源選擇。選擇通過方向鍵控制箭頭指向所需的選項，3,定點指向電阻測量←系統(tǒng)定位確定返回選擇來源之后即可進入相應(yīng)的數(shù)據(jù)選取界面。在該界面，可以選擇最近十次的測量結(jié)果。數(shù)據(jù)選取界面的第一行是數(shù)據(jù)的標(biāo)號，標(biāo)號越小測量時間越近。標(biāo)號下方顯示的即是該數(shù)據(jù)的精度，緯度和測量時間。利用方向鍵中的左右鍵可以更換數(shù)據(jù)。選擇需要的數(shù)據(jù)后按“確認”鍵啟動定點指向功能。0確定返回3.定點指向功能界面定點指向功能啟動后，顯示屏上會顯示一個黑色箭頭，箭頭會指向目標(biāo)點的方向。箭頭的右邊會顯示GPS模塊當(dāng)前使用的衛(wèi)星數(shù)量。箭頭的下方會顯示距離目標(biāo)點的距離。當(dāng)衛(wèi)星數(shù)量為零時，系統(tǒng)搜索不到有用的衛(wèi)星信號，將不能正常完成定位。如果未能完成定位，距離后顯示“ERROR!!”。系統(tǒng)每10秒左右更新一次定位信息，數(shù)據(jù)跟新時在衛(wèi)星數(shù)量的下方顯示Update,更新時間約為5秒。在數(shù)據(jù)更新的過程紅返回鍵無效。3,定點指向衛(wèi)星數(shù)量距離：103在系統(tǒng)定位功能中，系統(tǒng)將接收到的GPS數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上，并每隔15秒左右更新一次數(shù)據(jù)。更新數(shù)據(jù)時返回鍵無效同時屏幕第二行顯示“Update”。4,系統(tǒng)定位緯度：3132.…返回電子羅盤功能是在屏幕上顯示一個始終指向北方的箭頭。在電子羅盤功能中按“返回”鍵能夠回到上一級菜單。5,電子羅盤系統(tǒng)調(diào)試時應(yīng)當(dāng)遵循模塊化原則，完成一個模塊的焊接后現(xiàn)將其調(diào)通再焊以便分析故障所在和排除。每次上電前應(yīng)仔細檢查電路上是否有原件引腳、焊錫碎屑等導(dǎo)電材料的存在，以防電路被短路。調(diào)試中如果遇到原件發(fā)熱等異?，F(xiàn)象應(yīng)立即斷開電源，防止對系統(tǒng)早成進一步損害。故障排除后才能夠進行進軟件調(diào)試時需做好標(biāo)注和記錄，方便后續(xù)工作的進行。由于STM32的當(dāng)程序比較小或者調(diào)試軟件模塊時，因為STM32支持RAM調(diào)試，可以盡量在RAM中進行軟件模塊的調(diào)試。延長Flash的使用時間的同時還可以提高程序的由于電源模塊是其他模塊工作的基礎(chǔ)，所以先對電源模塊進行調(diào)試。調(diào)試過程中先將LM1117構(gòu)成的3.3V降壓穩(wěn)壓模塊焊接調(diào)試，由于LM1117的電路結(jié)構(gòu)簡單，出現(xiàn)故障的可能性比較低，且模塊電路中帶有指示燈，可以方便后面對LTC3521的調(diào)試。然后焊接雙電源轉(zhuǎn)換電路。LT3471的3*3mmQFN封裝的焊接難度很高，正負電源的兩個指示燈亮、芯片未發(fā)熱。測試輸出電源4.9V,-5.1V,輸出正常。焊接完成后加電測試，指示燈不亮，芯片也沒有發(fā)熱。測試電壓，發(fā)現(xiàn)沒有輸出。當(dāng)手接觸電路的時候燈亮了，再摸閃兩下有滅了。有時還會閃檢查電路后發(fā)現(xiàn)由于沒有接單片機，芯片的三路輸出的使能腳被懸空導(dǎo)致芯片使能信號不穩(wěn)定，已至出現(xiàn)上述狀況。將三個引腳接高電平之后，電源輸將HMC1052、MCP602和其他外圍電路焊接完成后，在輸出端焊接兩根測試結(jié)果：輸出電壓會隨電路般的轉(zhuǎn)動變化，兩個通路的輸出電壓變化可以看出有90度左右的相位差。將GL827和外圍電路焊接至電路板上，焊接上TF卡卡槽和USB接口。將TF卡插入卡槽中，使用USB連接線將系統(tǒng)連接至PC機，GL827工作指示先將恒流源模塊焊接至電路板上，給系統(tǒng)上電，同相輸入端和反相輸入端然后斷電，將放大電路和測量頭焊接至電路板上。將一個小電阻接至測量頭,上電，用示波器檢測電阻兩端電壓和放大器輸出電壓。輸出電壓為輸入電壓的10倍左右。將單片機小系統(tǒng)和下載器焊接到電路板上后將下載器連接至下載口，打開MDK集成開發(fā)環(huán)境。將測試程序下載至單片機中，下載成功。分析原因，單片機和GL827的引腳沖突。設(shè)計中將兩從電源芯片倒回主電路。倒回的電流可以啟動單片機，從而導(dǎo)致USB讀卡器無5.2軟件調(diào)試軟件開發(fā)環(huán)境使用德國Keil公司的RealViewMDK開發(fā)套件。是ARM公司推出的針對各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具。支ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核處理器，自動配置啟動代碼，Simulation設(shè)備模擬、性能分析等功能，與ARM之前的工具包ADS等相比，RealView編譯器的最新版本可將性能改善超過20%。調(diào)試定點指向時，每當(dāng)從TF卡中讀取坐標(biāo)數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)所有操作即會失為了找到干擾源，串口調(diào)試助手監(jiān)視鍵值變量的值。發(fā)現(xiàn)進入坐標(biāo)選擇功再次利用串口工具觀察，發(fā)現(xiàn)進入坐標(biāo)選擇功能后之后，屏蔽按鍵采集函數(shù)，人工向鍵值存儲變量賦值。發(fā)現(xiàn)鍵值依舊沒有變化。得出結(jié)果，進入坐標(biāo)數(shù)據(jù)讀取功能后，變量的賦值受到影響。分析認為將功能函數(shù)依次屏蔽，觀察效果。發(fā)現(xiàn)TF卡數(shù)據(jù)讀取函數(shù)被屏蔽后，按仔細閱讀TF卡數(shù)據(jù)讀取函數(shù)，發(fā)現(xiàn)存儲一個字符串的數(shù)組沒有預(yù)留出存5.3功能測試在主界面輸入密碼，打開隱藏功能，將一顆100Ω的精密電阻接入測量頭，關(guān)閉系統(tǒng)電源，用USB線將系統(tǒng)連接值PC即。在TF卡中創(chuàng)建四個空白接入一只10Ω的電阻，啟動線長標(biāo)定功能。標(biāo)定完成后輸入線長，測試中輸入但是要確保系統(tǒng)能夠旋轉(zhuǎn)720度以上。標(biāo)定完成后打開參數(shù)選擇“參數(shù)選擇”圖5-1測量結(jié)果從google地圖上選取一個身邊標(biāo)志物，讀出GPS坐標(biāo)，換算成系統(tǒng)的數(shù)3.定點指回3.定點指回衛(wèi)星數(shù)量未接收到衛(wèi)星信號圖5-2系統(tǒng)定位通過目測觀察，方向正確，距離也基本正確。轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，箭頭坐標(biāo)始終指測試坐標(biāo)選擇選擇需先測試系統(tǒng)標(biāo)定功能?；氐街鞑藛?，選擇系統(tǒng)標(biāo)定功東東工3.定點指問東東工3.定點指問經(jīng)度；緯度：確定3.定點指問3.定點指問經(jīng)度：緯度：確定圖5-3系統(tǒng)定位選擇“坐標(biāo)選擇”功能，選擇最近一次定位的信息。啟動定位。關(guān)閉系統(tǒng)電源，通過USB接口將系統(tǒng)連接到PC機上，使用記事本打開的的指電電電電電8東經(jīng)，東經(jīng)：東經(jīng).00000.0000東經(jīng)：1044東經(jīng)：104419:31:12東經(jīng)：00000.0000時時時時時時時時時時時時時時時時時時時時時時時北北北北電電電電電電電電電電電電電電電電電電電電電eeegeggegag接…:…88……8……電,.:示日圖5-5temp.a數(shù)據(jù)5.4測試結(jié)果設(shè)計的預(yù)期功能已經(jīng)基本達到，測量和定位功能可以很好的實現(xiàn)，預(yù)期目google地圖等常用軟件