一种气压测量系统设计

　　2 硬件设计

　　针对小型无人机气压高度测量系统的特性，本设计选用STM32F103VCT6作为主控芯片，通过I²C读取MS5611气压传感器的数据，并进行二次温度补偿计算和气压高度解算等处理，通过串口输出气压数据，其系统框图如图 1所示。

　　其中，电源芯片选用TPS77633低压降的线性电源芯片作为供电，能够满足系统低电压的工作条件;采用PL2303HX芯片作为数据传输芯片，将数据通过串口发送到电脑上位机中，便于及时读取数据和进行相关数据的对比。

　　对于MS5611模块的设计，使用I²C的读取模式，其原理图如图 2所示，在芯片的电源端和地之间连接一个104mF的去耦电容减小电源对芯片的干扰。

　　3 软件设计

　　3.1 总体设计

　　软件设计主要包括系统的初始化、MS5611寄存器数据读取、温度补偿计算、温度和气压解算、数据格式转换、数据发送等部分，其主要流程图如图 3所示。系统在上电后，启动系统外部时钟、设置串口波特率、设置系统I²C的IO工作模式和功能等。等待MS5611芯片初始化完成后，开始相关温度和气压数值的读取和计算，并将这些数据发送到电脑上位机中保存，便于数据的对比和分析。

　　3.2 气压高度计算流程

　　气压高度的计算包括传感器初始化、出厂校准数据读取、温度和气压数据读取、校准计算、温度补偿、计算气压高度等几部分。在MS5611初始化过程中，读取MS5611内部PROM中的6位出厂气压和温度的补偿值^[2]，实现温度补偿程序。在读取MS5611的气压数值和温度数值之后，通过中值滤波和滑动窗滤波算法，减小气压数值波动, 能够消除偶然出现的脉冲性干扰，对周期干扰也有良好的抑制作用^[3]。将温度补偿运算之后得到的气压数值按照公式2计算出气压高度。