基于单片机的无人机真空速测量系统的设计原理分析

基于单片机的无人机真空速测量系统的设计原理分析

　　3.2 单片机处理电路

　　本设计的使用C8051F352单片机采用32管脚的LQFP封装，是由美国Cygnal公司推出的具有高速度、高性能、高集成等特点，并能与8051兼容的单片机，除了具有标准8052的数字外设部件以外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。

本系统设计中使用了C8051F352微控器中的AIN0和AIN1两个模拟通道，分别用于静压和动压的模拟/数字转换。单片机的AD将输入的模拟信号转换为数字信号，然后送入CPU进行数据处理。

　　3.3 串口通信

　　解算后的真空速要通过串口发送至上位机，在显示界面显示。真空速由单片机串口经RS-232接口发送至上位机，并使用MAX232芯片实现单片机电平转换从而能与上位机进行正常通信。单片机CPU采用异步串行输出UART0，工作在方式1，中断方式，定时器1设置为自动重装载方式产生115 200的波特率。

　　3.4 显示界面

　　上位机通讯程序主要使用Visual C++编程，该显示界面用于显示大气静压、动压和真空速值。程序界面如图2所示。

　　在上位机程序编写时，需要使用MSComm控件，通过设置控件的各个属性来完成串口的参数设置以及数据的接收。真空速显示界面所使用的MSComm控件属性主要有以下几个：CommPort属性(用于设置串口号)，PortOpen属性(用于打开或关闭串口)，SetSettings属性(用于设置或返回串口波特率、奇偶校验、数据位、停止位参数)，InBufferCount属性(设置或返回接收缓冲区中等待计算机接收的字符数)，Input属性(从接收缓冲区中读取数据并清空接收缓冲区)。

　　4 真空速解算方法设计

　　4.1 线性插值原理

　　分段低次插值是函数插值方法的一种，将比较复杂的函数f(x)的插值区间[a，b]分成一系列子区间，在每一个子区间[xi，xi+1]上，用一个简单的函数来近似原函数。当每个子区间采用的近似函数为一次函数时，就成为常用的线性插值法。

　　子区间的线性插值公式为：

　　h即为插值步长。在计算函数值时，系统采集到x值，然后找到值所在的插值区间[xi，xi+h]及相应函数值[yi，yi+h]，便可根据插值公式计算出y值。

　　4.2 插值节点计算

　　由公式(1)看出真空速计算公式比较复杂，如果直接用单片机进行计算，则会占用大量内存资源，从而降低计算速度。因此，在系统允许误差范围内，对原函数采用插值，将复杂函数用一个简单的函数来近似。由于真空速计算式有两个变量，无法直接采用分段线性插值来解算，考虑到实际运算的方便，使用公式(6)来计算真空速值。