基于磁阻传感器的低功耗方向指示系统

表1 　噪声参数表

　　噪声幅度　280 ×√10 ×500 (放大倍数) =10 mV 级 。

　　分析　噪声具有一定幅度,对输出造成影响,将在程序中采用软件滤波来减小其影响。

　　2.4 　硬件设计

　　2.4.1 　电源模块

　　本电路提供了两种电源的输入方式———电池供电(由图中BA T 输入) 和DC/ DC 适配器供电(由图中J 1 输入) ,通过波动开关K1 选择供电方式,K2 为总电源开关。电源稳压器件为线性稳压芯片AMS1117 ,输出313 V ,作为硬件系统其他芯片与电路的电源。

　　2.4.2 　传感器及信号放大电路

　　该部分由传感器HMC1052 、仪表运放INA332和电压参考源REF3212 组成,完成系统的模拟电路功能。其原理如图6 所示。

图6 　放大电路模块原理图。

　　由21312 中运放的放大倍数G = 5 + 5 (R2 / R1 )可得,两轴信号的放大倍数分别是46214 与42*(详见21312 放大倍数分析与计算)由于INA332 是串联型仪表放大器,其内部结构决定信号正常放大要求共模信号与参考电压有对应的输入关系,如图7 所示。

图7 　共模输入信号与参考电压关系表。

　　必须依据参考电压输入一定的共模信号才能使INA332 正常工作。

　　电压参考源REF3212 输出1125 V。整个系统供电为313 V ,传感器输出的共模电压为313/ 2 =1165 V ,符合上述要求,且AD 采用215 V 参考,如此可使输入信号获得最大动态范围。传感器电路带有置位/ 复位按键。按键产生高电流脉冲进入置位/复位带,可以校准传感器灵敏度。

　　2.4.3 　MSP430 单片机及周边电路

　　在MSP430 周边电路中, Y1 用钟表晶振321768 kHz 作为低速时钟源,Y2 用8 MHz 作为高速时钟源XT2CL K。P610/ A0 和P610/ A0 用其第二功能,与INA332 的输出相连接,作为模数转换信号输入口。部分P2 和部分P3 口作为与LCD 的通信端口,另一部分P3 口和部分P4 口控制8 个L ED指示灯。P112 - P115 口作为按键中断的申请出入端口 。

　　2.5 　软件设计：

　　2.5.1 软件设计特点与算法描述：

　　我们通过算法对数字量进行处理,消除干扰,得到了误差低于1°的方向角数值,以图形和数字两种形式显示。磁偏角设置功能使方向角指示更加准确。信息锁定功能方便了用户的使用。

　　(1) 数据的形式:

　　理论　以X , Y 为坐标的点集是以原点为圆心的圆。

　　实际　以X , Y 为坐标的点集基本形成一个原点偏离圆心的椭圆,原因是两轴灵敏度及放大倍数不一致使他们变化范围不同,而参考源与两轴不同的失调电压使椭圆圆心偏离原点。

　　(2) 算法工作。

　　①软件滤波,减小噪声造成的误差②将两轴数据线性变换为符合正切函数的点,并作局部调整,最后确定角。