【正文】 03 SETUP_AW 設(shè)置地址寬度 04 SETUP_RETR 設(shè)置自動(dòng)重發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)間和次數(shù) 07 STATUS 狀態(tài)寄存器，用來(lái)判定工作狀態(tài) 0A~0F RX_ADDR_P0~P5 設(shè)置接收通道地址 10 TX_ADDR 設(shè)置接收節(jié)點(diǎn)地址 1116 RX_PW_P0~P5 設(shè)置接收通道的有效數(shù)據(jù)寬度 農(nóng)業(yè)機(jī)械車(chē)輛的姿態(tài)角監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 8 供電電源 本系統(tǒng)中采用 直流電源對(duì)無(wú)線射頻模塊和 STM32F103VCT6 供電， 5V 電源經(jīng)AMS1117 芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換后得到穩(wěn)定的直流電源，其電源電路圖如圖 5 所示。通過(guò)配置寄存器可將 nRF241L01 配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式。 SW 下 載接口電路為四個(gè)接口農(nóng)業(yè)機(jī)械車(chē)輛的姿態(tài)角監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 5 電路，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，與 JTAG 接口一樣的有調(diào)試和下載程序的功能。顯示多點(diǎn)溫濕度信息需要多位，多位數(shù)碼管布線較多而且占板面積較大。 MC5883 是霍尼韋爾的一種表面貼裝的帶有數(shù)字接口高集成模塊的弱磁傳感器芯片，采用霍尼韋爾各向異性磁阻 (AMR)技術(shù)，具有在軸向高靈敏度和線性高精度的特點(diǎn)，附帶霍尼韋爾專利的集成電路包括放大器、自動(dòng)消磁驅(qū)動(dòng)器、偏差校準(zhǔn)、能使羅盤(pán)精度控制在的 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及簡(jiǎn)易的 I2C 系列總線接口。 16g，可以進(jìn)行高分辨率 (13 位 )測(cè)量。 10g，傳感器帶寬達(dá) 350 Hz。但是此模塊價(jià)格較貴，且Zigbee 協(xié)議相對(duì)較為復(fù)雜。同時(shí)集成了許多標(biāo)準(zhǔn)模塊，具有 1 路異步串行通信 USART 接口， 1 路串行設(shè)備接口 (SPI)， 2 個(gè) 8 位定時(shí)器， 1 個(gè) 16 位定時(shí)器， 3 個(gè)PWM 通道，一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 RTC， 8 個(gè) 8 通道 10 字節(jié)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，一個(gè)模擬比較器，同時(shí)它還具有一個(gè)片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘、 JTAG 接口、 ISP 接口、自編程 SPM。為了能更好的農(nóng)業(yè)的 智能化，必須提高姿態(tài)角檢測(cè)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，以更好的得到反饋信息進(jìn)行精確控制農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。 關(guān)鍵字 ： 單片機(jī) 無(wú)線模塊 加速度計(jì) 陀螺儀 磁阻傳感器 農(nóng)業(yè)機(jī)械車(chē)輛的姿態(tài)角監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) Monitor the Attitude Angle of Agricultural Machinery Vehicle Wu Bangbin (College of Engineering,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China) Abstract:Attitude angle is a very important paramete. In various fields of industry, agriculture and military,there needs attitude angle to give feedback on the movement of the target the rapid development of today 39。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和軍事等各個(gè)領(lǐng)域中，都需要用姿態(tài)角反饋目標(biāo)載體的運(yùn)動(dòng)狀況。該系統(tǒng)采用了基于 ARM CortexM3 內(nèi)核的STM32f103VCT6 單片機(jī)作主控芯片，采集和處理 ADXL34 L3G4200 和 HMC5883 的數(shù)據(jù)得到姿態(tài)角數(shù)據(jù)，利用 nRF24L01 無(wú)線模塊發(fā)送到接收顯示模塊上進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)科技技術(shù)也隨著科學(xué)技術(shù)的更新也已經(jīng)在全球發(fā)展，進(jìn)而產(chǎn)生了以信息技術(shù)及生物技術(shù)為導(dǎo)向的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)” 技術(shù)就是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)的代表，是我國(guó)農(nóng)業(yè)信息現(xiàn)代化的一個(gè)重要的組成部分。 STM32F103VCT6 的外圍電路僅需要外部晶振和少數(shù)電容，內(nèi)部自帶的 SW 接口便于調(diào)試和下載。對(duì)于系統(tǒng)的接收顯示部分，為了簡(jiǎn)化外圍電路設(shè)計(jì)，則選用 ATmega16做主控芯片。 ADIS16355 是ADI 公司推出的一款具有 40℃ ~85℃溫度范圍內(nèi)校準(zhǔn)、 SPI 接口輸出的六自由度慣性測(cè)量傳感器，出廠前已經(jīng)對(duì)產(chǎn)品的零偏和靈敏度進(jìn)行了全溫校準(zhǔn)。 方案二：采用 ADXL345 三軸加速度計(jì)、 L3G4200 三軸陀螺儀和磁阻傳感器分別測(cè)量線加速度、角加速度和磁阻值。250dps、177。 LCD12864是一款通用的液晶顯示屏，能夠顯示常用的漢字及 ASCII 碼，而且能夠繪制圖片，描點(diǎn)畫(huà)線，設(shè)計(jì)成比較理想的結(jié)果，但成本較高。 STM32F103VCT6 具有 100 個(gè)引腳的芯片，其功能比一般的 51 單片機(jī)強(qiáng)大，外部中斷通道可由客戶自主設(shè)置，使用方便，下載及調(diào)試程序的操作過(guò)程簡(jiǎn)單容易，處理速度可達(dá)到 72MHz，可以運(yùn)行較復(fù)雜的算法。 nRF24L01 無(wú)線射頻模塊的電路原理圖如圖 3 所示。 表 1 nRF24L01 模塊引腳功能 管腳 功能 CE 工作模式， TX 或者 RX 模式選擇 CSN SPI 片選使能，低電平有效 SCK SPI 時(shí)鐘 MOSI SPI 數(shù)據(jù)輸入 MISO SPI 數(shù)據(jù)輸出 IRQ 中斷輸出 VDD 電源 輸入 GND 接地 寄存器配置 SPI口為同步串行通信接口，最大傳輸速率為 10 Mb/s，傳輸時(shí)先傳送低位字節(jié)，再傳送高位字節(jié)。 20xxdps，可外接低通和高通濾波器，輸出數(shù)據(jù)為 16 位，不易受溫度變化的影響，支持 I2C、 SPI 總線協(xié)議通信。本方案采用 I2C 串口通信，L3G4200D 的從屬地址 (SAD)是 110100xb。 8g, 177。其高分辨率，能夠測(cè)量不到的傾斜角度變化。 HMC5883 磁阻傳感器是應(yīng)用特殊輔助電路來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)。 ATmega16 單片機(jī)模塊電路圖如圖 9 所示。它由 1個(gè) 實(shí)數(shù)單位和 3 個(gè)虛數(shù)單位 i,j,k 組成 (黃旭， 20xx；葉锃鋒， 20xx)。 農(nóng)業(yè)機(jī)械車(chē)輛的姿態(tài)角監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 15 預(yù)測(cè)方程：預(yù)測(cè)方程就是要由第 k1 時(shí)刻的狀態(tài)值來(lái)對(duì) k 時(shí)刻的的狀態(tài)估計(jì)值進(jìn)行預(yù)測(cè)。將本機(jī)地址 (TX_ADDR)通過(guò) SPI 接口寫(xiě)入 nRF24L01，當(dāng) CSN 為低時(shí)數(shù)據(jù)被不斷寫(xiě)入。特別注意電源的正負(fù)極以及電源之間是否有短路，并重點(diǎn)檢查地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線是否存在相互間的短路或其他信號(hào)線的短路。 硬件調(diào)試結(jié)果 首先調(diào)試陀螺儀和加速度計(jì)傳感器，使其能輸出數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)用 Usart 串口發(fā)到電腦串口調(diào)試助手軟件上顯示數(shù)據(jù)。調(diào)試時(shí)先調(diào)試發(fā)送端，禁用自動(dòng)應(yīng)答功能，禁用自動(dòng)重發(fā)功能，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器，查看發(fā)送成功標(biāo)志是否置位檢測(cè)是否發(fā)送成功。在測(cè)出的五個(gè)數(shù)據(jù)中，絕對(duì)誤差保持在的范圍內(nèi)，相對(duì)誤差則不是在一個(gè)小范圍內(nèi)，并且絕對(duì)誤差沒(méi)有隨著變量的規(guī)律變化而規(guī)律變化。 農(nóng)業(yè)機(jī)械車(chē)輛的姿態(tài)角監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 21 參 考 文 獻(xiàn) 馮智勇，曾瀚，張力等 . 基于陀螺儀及加速度計(jì)信號(hào)融合的姿態(tài)角度測(cè)量 [J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 )， 20xx， 36(4)： 137141. 籍穎，劉兆祥，劉剛等 . 基于 Kalman 濾波農(nóng)用車(chē)輛導(dǎo)航定位方法 [J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，20xx,9(40)： 1317. 黃旭，王常虹，伊國(guó)興等 . 利用磁強(qiáng)計(jì)及微機(jī)械加速度計(jì)和陀螺的姿態(tài)估計(jì)擴(kuò)展卡爾曼濾波器 [J]. 中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào)， 20xx， 13(2)： 2734. 代剛，李枚，蘇偉等 . 自旋導(dǎo)彈捷聯(lián)式陀螺 /地磁姿態(tài)測(cè)量方法 [J]. 中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，20xx， 18(6)： 702705. 施聞明，徐彬，陳利敏 . 捷聯(lián)式航姿系統(tǒng)中四元素算法 Kalman 濾波器的實(shí)現(xiàn)研究 [J]. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用， 20xx， 24(11)： 68. 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