【正文】 03 SETUP_AW 設(shè)置地址寬度 04 SETUP_RETR 設(shè)置自動重發(fā)數(shù)據(jù)時間和次數(shù) 07 STATUS 狀態(tài)寄存器，用來判定工作狀態(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)機械車輛的姿態(tài)角監(jiān)測設(shè)計 8 供電電源 本系統(tǒng)中采用 直流電源對無線射頻模塊和 STM32F103VCT6 供電， 5V 電源經(jīng)AMS1117 芯片進行轉(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 載接口電路為四個接口農(nóng)業(yè)機械車輛的姿態(tài)角監(jiān)測設(shè)計 5 電路，簡化電路設(shè)計，與 JTAG 接口一樣的有調(diào)試和下載程序的功能。顯示多點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，附帶霍尼韋爾專利的集成電路包括放大器、自動消磁驅(qū)動器、偏差校準(zhǔn)、能使羅盤精度控制在的 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及簡易的 I2C 系列總線接口。 16g，可以進行高分辨率 (13 位 )測量。 10g，傳感器帶寬達 350 Hz。但是此模塊價格較貴，且Zigbee 協(xié)議相對較為復(fù)雜。同時集成了許多標(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 8 位定時器， 1 個 16 位定時器， 3 個PWM 通道，一個實時時鐘 RTC， 8 個 8 通道 10 字節(jié)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，一個模擬比較器，同時它還具有一個片內(nèi)系統(tǒng)時鐘、 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)角檢測的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，以更好的得到反饋信息進行精確控制農(nóng)業(yè)機械的運轉(zhuǎn)狀況。 關(guān)鍵字 ： 單片機 無線模塊 加速度計 陀螺儀 磁阻傳感器 農(nóng)業(yè)機械車輛的姿態(tài)角監(jiān)測設(shè)計 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)和軍事等各個領(lǐng)域中，都需要用姿態(tài)角反饋目標(biāo)載體的運動狀況。該系統(tǒng)采用了基于 ARM CortexM3 內(nèi)核的STM32f103VCT6 單片機作主控芯片，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 無線模塊發(fā)送到接收顯示模塊上進行數(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，是我國農(nóng)業(yè)信息現(xiàn)代化的一個重要的組成部分。 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。對于系統(tǒng)的接收顯示部分，為了簡化外圍電路設(shè)計，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量傳感器，出廠前已經(jīng)對產(chǎn)品的零偏和靈敏度進行了全溫校準(zhǔn)。 方案二：采用 ADXL345 三軸加速度計、 L3G4200 三軸陀螺儀和磁阻傳感器分別測量線加速度、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，描點畫線，設(shè)計成比較理想的結(jié)果，但成本較高。 STM32F103VCT6 具有 100 個引腳的芯片，其功能比一般的 51 單片機強大，外部中斷通道可由客戶自主設(shè)置，使用方便，下載及調(diào)試程序的操作過程簡單容易，處理速度可達到 72MHz，可以運行較復(fù)雜的算法。 nRF24L01 無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)用特殊輔助電路來測量磁場。 ATmega16 單片機模塊電路圖如圖 9 所示。它由 1個 實數(shù)單位和 3 個虛數(shù)單位 i,j,k 組成 (黃旭， 20xx；葉锃鋒， 20xx)。 農(nóng)業(yè)機械車輛的姿態(tài)角監(jiān)測設(shè)計 15 預(yù)測方程：預(yù)測方程就是要由第 k1 時刻的狀態(tài)值來對 k 時刻的的狀態(tài)估計值進行預(yù)測。將本機地址 (TX_ADDR)通過 SPI 接口寫入 nRF24L01，當(dāng) CSN 為低時數(shù)據(jù)被不斷寫入。特別注意電源的正負極以及電源之間是否有短路，并重點檢查地址總線、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)試時先調(diào)試發(fā)送端，禁用自動應(yīng)答功能，禁用自動重發(fā)功能，通過讀狀態(tài)寄存器，查看發(fā)送成功標(biāo)志是否置位檢測是否發(fā)送成功。在測出的五個數(shù)據(jù)中，絕對誤差保持在的范圍內(nèi)，相對誤差則不是在一個小范圍內(nèi)，并且絕對誤差沒有隨著變量的規(guī)律變化而規(guī)律變化。 農(nóng)業(yè)機械車輛的姿態(tài)角監(jiān)測設(shè)計 21 參 考 文 獻 馮智勇，曾瀚，張力等 . 基于陀螺儀及加速度計信號融合的姿態(tài)角度測量 [J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報 (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)用車輛導(dǎo)航定位方法 [J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，20xx,9(40)： 1317. 黃旭，王常虹，伊國興等 . 利用磁強計及微機械加速度計和陀螺的姿態(tài)估計擴展卡爾曼濾波器 [J]. 中國慣性技術(shù)學(xué)報， 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)測量方法 [J]. 中國慣性技術(shù)學(xué)報，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 濾波器的實現(xiàn)研究 [J]. 自動化技術(shù)與應(yīng)用， 20xx， 24(11)： 68. 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