| 【中文题名】 | 小型化低功耗气压高度表设计 |
| 【英文题名】 | The Design of Miniature Low-power Atmospheric Pressure Altimeter |
| 【学科专业】 | 交通信息工程及控制 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-9-5 |
| 【中关键词】 | 气压高度表,低功耗设计,单片机系统,C8051F005,小型化设计, |
| 【英关键词】 | atmospheric pressure altimeter,low-power design,single chip processor system,C8051F005,miniaturization design, |
| 【分类导航】 | 航空、航天>航空>航空仪表、航空设备、飞行控制与导航>航空仪表、航空设备>飞行仪表及自动器>高度表 |
| 【论文摘要】 |
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,本文基于单片机系统的低功耗原理,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制作,全部的软件编程调试以及从硬件和软件两个角度降低功耗的设计,最后对功耗和高度等数据进行分析。其中降低系统功耗的设计是本文的重点。该气压高度表主要由压阻式压力传感器、主机、电源管理组成。主机以Cygnal公司的C8051F005单片机为核心,外接串口通信收发器MAX3471、A/D模数转换器AD7705,可以实现压力、高度、温度数据的采集和较为准确的输出,同时还具有低电压报警等辅助功能。该气压高度表的特点是:工作电压低,电流消耗小,基本可以满足电池供电的要求。同时本高度表体积小,重量轻,具有小型化,便携化的特点。该高度表既可作为飞机大气数据系统的一部分,通过串口向大气数据计算机传送数据;也可加上LCD显示作为地面测高仪表。 |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
11-15 |
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1.1 气压高度表概述 |
11-12 |
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1.1.1 气压高度表简介 |
11 |
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1.1.2 真空膜盒测压原理 |
11-12 |
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1.2 气压高度表的发展趋势 |
12 |
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1.3 目前气压高度表存在的问题 |
12-13 |
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1.3.1 气压高度表的功耗问题 |
12-13 |
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1.3.2 气压高度表的抗干扰问题 |
13 |
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1.3.3 气压高度表的小型化问题 |
13 |
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1.4 本课题的目的和意义 |
13-14 |
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1.5 论文的主要内容 |
14-15 |
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第二章 气压高度表低功耗设计基本原理 |
15-21 |
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2.1 低功耗单片机系统设计原理 |
15-17 |
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2.1.1 功耗的概念和分析 |
15-16 |
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2.1.2 硬件低功耗设计 |
16 |
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2.1.3 软件低功耗设计 |
16-17 |
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2.2 CMOS 电路的功耗 |
17-19 |
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2.2.1 CMOS 电路功耗模型 |
17 |
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2.2.2 CMOS 电路功耗分析 |
17-19 |
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2.3 降低气压高度表单片机系统功耗的措施 |
19-21 |
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第三章 大气压力-高度基本测量原理 |
21-27 |
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3.1 高度和压力的基本概念 |
21-23 |
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3.1.1 高度的概念 |
21-22 |
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3.1.2 静压的概念和测量 |
22-23 |
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3.2 标准大气压力-高度公式 |
23-27 |
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3.2.1 国际标准大气 |
23-24 |
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3.2.2 大气压力P_H与标准气压高度H函数 |
24-27 |
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第四章 低功耗气压高度表硬件设计 |
27-42 |
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4.1 气压高度表主要器件选择方案 |
27-32 |
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4.1.1 系统器件的基本要求 |
27 |
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4.1.2 低功耗单片机的选择 |
27-30 |
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4.1.3 外围器件的选择方案 |
30-32 |
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4.2 气压高度表的硬件电路设计 |
32-41 |
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4.2.1 分布式电源供电模块 |
33-35 |
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4.2.2 微处理器单元 |
35-38 |
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4.2.3 数据采集单元 |
38-41 |
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4.2.4 低功耗串口通信设计 |
41 |
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4.3 本章小结 |
41-42 |
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第五章 低功耗气压高度表软件设计 |
42-53 |
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5.1 软件总体结构 |
42 |
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5.2 软件开发语言及编程环境 |
42-44 |
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5.2.1 IDE 环境简介 |
42-43 |
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5.2.2 软件编程与调试 |
43-44 |
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5.3 软件低功耗设计原则 |
44-45 |
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5.4 气压高度表主要程序设计 |
45-53 |
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5.4.1 初始化程序 |
45-46 |
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5.4.2 主要功能模块程序设计 |
46-53 |
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第六章 实验结果和误差分析 |
53-57 |
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6.1 系统的总功耗 |
53 |
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6.2 实验数据分析 |
53-55 |
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6.3 高度表目标板小型化 |
55-57 |
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第七章 论文总结和展望 |
57-59 |
|
7.1 本文所作的主要工作 |
57-58 |
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7.2 后续研究工作展望 |
58-59 |
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参考文献 |
59-61 |
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致谢 |
61-62 |
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在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
62-63 |
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附录 |
63-66 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.97853 |
