气压高度表Word格式文档下载.docx

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指导教师：

评阅教师：

完成日期：

大连理工大学

DalianUniversityofTechnology

大连理工大学本科毕业设计

摘要

航空航天事业的日益发展促使航空仪表向着智能化方向发展。

同时新能源在航空领域的应用，小型飞行器的研制使航空仪表出现了向低功耗方向发展的趋势。

气压高度表是一种重要的航空仪表，其主要作用是向载体提供准确的高度数据。

体积小、重量轻、功耗低正成为气压高度表的新的发展趋势。

基于上述原因，本文基于ARM系统的低功耗原理，完成了低功耗气压高度表的研制工作，主要包括整机的硬件设计，软件编程以及从硬件和软件两个角度降低功耗的设计。

该气压高度表主要由数字气压传感器、主控制器、电源管理组成。

主机以意法半导体公司的STM32F103RBT6单片机为核心，直接读取数字气压传感器的气压信号，之后再通过气压与海拔的关系换算得到实际海拔，即高度值。

关键词：

气压高度表，低功耗设计，STM32，小型化设计

I

Abstract

Aerospacebusinesstothedevelopmentofaircraftinstrumentstointelligentdirection.Atthesametimethenewenergyinaviation,theapplicationofthedevelopmentofsmallaircraftthataircraftinstrumentsappearedtothetrendofthedevelopmentofthedirectionoflowpowerconsumption.Airpressurealtimeterisakindofimportantaircraftinstruments,itsmainfunctionistoprovideaccurateheightdatacarrier.Smallvolume,lightweight,lowpowerconsumptionisbecomingthenewdevelopmenttrendofairpressurealtimeter.

Basedontheabovereasons,thispaperbasedonARMsystemoflowpowerconsumptionprinciple,thecompletionofthelowpowerconsumptionoftheairpressurealtimeterresearchwork,includingthemachine'

shardwaredesign,softwareprogrammingandfromtwoaspectsofhardwareandsoftwaredesignofthelowerpowerconsumption.Theairpressurealtimeterdigitalpressuresensor,mainlybymaincontrollerandpowermanagementcomponent.

ThehosttoSTcompanySTM32F103RBT6microcontrollerasthecore,digitalpressuresensordirectlyreadthepressureofthesignal,andthenthroughtheairpressureandelevationoftherelationshipbetweentheactualconversiongetaltitude,namelyhighvalue.

KeyWords：

Pressurealtimeter；

Lowpowerdesign；

STM32；

MiniaturizationdesignII

目录

摘要............................................................IAbstract...........................................................II

1绪论..............................................................1

1.1气压高度表概述..............................................1

1.2气压高度表的发展趋势........................................1

1.3目前气压高度表存在的问题....................................2

1.3.1气压高度表的功耗问题..................................2

1.3.2气压高度表的抗干扰问题................................2

1.3.3气压高度表的小型化问题................................2

1.4本课题的意义................................................3

2大气压力高度测量原理..............................................4

2.1高度和压力的基本概念........................................4

2.1.1高度的概念............................................4

2.1.2静压的概念和测量......................................5

2.2标准大气压力-高度公式.......................................6

2.2.1国际标准大气..........................................6

2.2.2大气压力PH与标准气压高度H函数......................7

3系统硬件方案设计.................................................10

3.1单片机的选择...............................................10

3.1.1STM32结构概述.......................................10

3.1.2STM32单片机特点.....................................11

3.2气压传感器.................................................13

3.2.1气压传感器概述.......................................13

3.2.2气压传感器的校正.....................................15

3.2.3二阶温度补偿.........................................18

3.2.4气压传感器通信接口...................................19

3.2.4.1传感器初始化...................................20

3.2.4.2传感器原始数据读取.............................20

3.2.4.3传感器修正参数读取.............................20

3.3晶体振荡器设计.............................................21

3.4上位机通信设计.............................................21

3.5电源设计...................................................23

4系统软件设计.....................................................26

4.1系统整体软件流程...........................................26III

4.2传感器原始数据读取.........................................27

4.3初次校正计算...............................................27

4.4二阶温度补偿计算...........................................28

结论...............................................................29

致谢...............................................................30

附录1.............................................................32

附录2.............................................................35

IV

1绪论

进入新世纪以来，无人机在世界各国得到广泛研究和发展，尤其是微小型无人机以其低成本灵活机动隐蔽性好等优点，在军事和民用方面都获得了广泛应用高度信息作为无人机的一个重要飞行参数，是保障无人机安全飞行以及保证地面操纵人员正确引导并顺利完成飞行任务的关键，要实现无人机的自主着陆，必须精确测量无人机相对于机场跑道平面的高度为了满足飞行控制以及自主着陆对高度表系统的需求，以及高度表系统微型化高精度高实时性的要求，本文设计了以MS5534-BP气压传感器为核心传感器，以STM32F103为数据采集控制器的微小型高度测量系统，并对系统的软硬件设计进行了研究。

1.1气压高度表概述

准确地测量飞机相对于地面某一预定地点的垂直距离即高度，对确保飞机飞行安全和正常飞行是非常重要的。

飞机安全地飞越障碍物，顺利地起飞与着陆需要准确的飞行高度指示；

无人驾驶飞机的自动起飞和盲目着陆系统也需要比较精准的高度信号；

在空中交通管制方面，高度更是不可缺少的重要参数。

测量飞行高度的仪表即为高度表。

高度表的种类很多，例如雷达高度表，激光高度表、声学高度表、电容高度表等。

虽然都是测量高度，但它们的工作原理和测量范围各不相同。

气压高度表是以压敏元件作为传感器采集大气压力数据，再利用大气压