CN202255366U

CN202255366U - 气压高度计

Info

Publication number: CN202255366U
Application number: CN2011204294010U
Authority: CN
Inventors: 周勇; 蔡泽辉; 孙圣翔; 高涛; 杨开睿
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-10-26

Abstract

本实用新型涉及一种气压高度计，该气压高度计包括电源模块、电压采集模块、芯片处理模块和高度显示模块，气压采集模块采集一个地域高度的气压后通过芯片处理换算出此地区的高度，最终通过显示屏显示出来。气压高度计解决了航模飞行高度监测不准确的问题，内部电路简单、功耗低、价格低、数据刷新率最高达200次/秒，可有效促进中国航模的发展。

Description

气压高度计

技术领域

本实用新型涉及一种显示高度的仪器，尤其是可以通过检测气压来显示高度的气压高度计。

背景技术

目前我国航模发展迅速，航模状态监测数据中就包括高度信息，传统的高度获取通常由GPS模块获得，但其高度数据准确度非常差，经常有几十米的偏移。高度获取方式还有一些价格较贵的压力传感器，精度比GPS提高，但价格较高，限制了传感器的广泛普及应用，并且数据刷新率最高20-30次/秒，严重影响了检测的精度，限制了航模的的发展。

实用新型内容

为了克服现有的高度计应用在航模中精度较差、价格较高的不足，本实用新型提供一种气压高度计，该气压高度计可以根据一个地域高度的气压，通过芯片处理换算出此地区的高度，最终通过显示屏显示出来，且该气压计结构简单，价格较低。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该气压高度计包括电源模块、气压采集模块、芯片处理模块和高度显示模块；气压采集模块、芯片处理模块、高度显示模块依次通过信号线电连接，电源模块引出信号线分别连接到气压采集模块、芯片处理模块和高度显示模块。电源模块为大容量锂电池，为气压采集模块和高度显示模块提供3.3v的工作电压，为芯片处理模块提供5v电压；气压采集模块采用BOSCH的BMP085气压传感器，包括一个压阻式传感器，一个模数转换器和一个有E²PROM和I²C接口的控制单元，E²PROM中存储有176位个别校准数据用于传感器的温度和压力补偿。芯片处理模块通过模拟的I²C接口读取气压采集模块的气压数据，并把处理出来的高度和温度数据送到与芯片处理模块相连的高度显示模块，高度显示模块将计算出的高度数据通过显示屏形象的显示出来。

电源模块由7805和AMS1117-3.3降压后分别提供给其他模块；其中，7805芯片将高电压转换为5v给芯片处理模块供电；AMS1117将5v电源转换为3.3v给气压采集模块和高度显示模块供电。

气压采集模块采用德国BOSCH传感器公司的BMP085芯片，它兼容市场上存在的SMD500数字压力传感器。用BMP085测量压力和温度的步骤为首先由微处理器发送开始顺序命令开始测量压力和温度，等待一个转换时间，压力数据UP或者温度数据UT就可以通过I²C接口从BMP085的E²PROM读取。温度以度为单位，压力以hPa(1hPa＝100Pa)为单位。其采样率可以达到每秒128次采样(标准模式下)。测出的气压数据为p，海平面的气压数据为p₀(例如为1013.25hPa)，海拔高度altitude的计算公式可以用下边的国际气压公式计算：

altitude = 44330 * (1 - {(\frac{p}{p_{0}})}^{\frac{1}{5.255}}) .

芯片处理模块为以ATmega16L为主芯片的最小系统板，ATmega16L是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。ATmega16L由电源模块提供5v电源，通过模拟的I²C接口与气压采集模块相连，并读取其气压数据，然后由公式计算出高度数据，并把结果显示到与之相连的高度显示模块。

高度显示模块为NOKIA5110液晶屏，由采用CMOS工艺的PCD8544芯片驱动，设计为驱动48行84列的图形显示；PCD8544与微控制器的接口使用串行总线。NOKIA5110液晶屏与芯片处理模块的单片机相连，驱动其显示高度和温度数据。指令格式分为两种模式：如果D/C(模式选择)置为低，当前字节解释为命令字节。如果D/C置为高，接下来的字节将存储到显示数据RAM。每一个数据字节存入之后，地址计数自动递增。在数据字节最后一位期间会读取D/C信号的电平。每一条指令可用任意次序发送到PCD8544。首先传送的是字节的MSB(高位)。当SCE为高时，串行接口被初始化。在这个状态，SCLK时钟脉冲不起作用，串行接口不消耗电力。SCE上的负边缘使能串行接口并指示开始数据传输。在NOKIA5110中，SDIN为串行数据输入端，SCLK为串行时钟输入端，D/C表示数据/命令端，SCE为芯片使能端，RES为振荡器外部复位输入端。

下面对气压高度计各模块的引脚连接关系作详细说明：

所用到的高度显示模块的引脚包括SCE、RES、DC、SDIN、SCLK、PC1、PC0；所用到的芯片处理模块的引脚包括PB3、PB4、PB5、PB6、PB7；所用到的气压采集模块引脚包括SDA、SCL。其中，SCE与PB3相连，RES与PB4相连，DC与PB5相连，SDIN与PB6相连，SCLK与PB7相连，SDA与PC1相连，SCL与PC0相连。

本实用新型的有益效果是，该气压高度计解决了航模飞行高度监测不准确的问题，内部电路简单、功耗低、价格低、数据刷新率最高达200次/秒，可有效促进中国航模的发展。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的系统结构框图。

图2是芯片处理模块示意图。

图3是高度显示模块示意图。

图4是输出为3.3v的电源模块示意图。

图5是输出为5v的电源模块示意图。

图6是气压采集模块示意图。

具体实施方式

在图中，该气压高度计包括电源模块、气压采集模块、芯片处理模块和高度显示模块；气压采集模块、芯片处理模块、高度显示模块依次通过信号线电连接，电源模块引出信号线分别连接到气压采集模块、芯片处理模块和高度显示模块。电源模块为大容量锂电池，为气压采集模块和高度显示模块提供3.3v的工作电压，为芯片处理模块提供5v电压；气压采集模块采用BOSCH的BMP085气压传感器，包括一个压阻式传感器，一个模数转换器和一个有E²PROM和I²C接口的控制单元，E²PROM中存储有176位个别校准数据用于传感器的温度和压力补偿。芯片处理模块通过模拟的I²C接口读取气压采集模块的气压数据，并把处理出来的高度和温度数据送到与芯片处理模块相连的高度显示模块，高度显示模块将计算出的高度数据通过显示屏形象的显示出来。

电源模块由7805和AMS1117-3.3降压后分别提供给其他模块；其中，7805芯片将高电压转换为5v给芯片处理模块供电；AMS1117-3.3将5v电源转换为3.3v给气压采集模块和高度显示模块供电。

altitude = 44330 * (1 - {(\frac{p}{p_{0}})}^{\frac{1}{5.255}}) .

下面对气压高度计各模块的引脚连接关系作详细说明：

Claims

1.气压高度计，该气压高度计包括电源模块、气压采集模块、芯片处理模块和高度显示模块；其特征是：气压采集模块、芯片处理模块、高度显示模块依次通过信号线电连接，电源模块引出信号线分别连接到气压采集模块、芯片处理模块和高度显示模块。

2.根据权利要求1所述的气压高度计；其特征是：所用到的高度显示模块的引脚包括SCE、RES、DC、SDIN、SCLK、PC1、PC0；所用到的芯片处理模块的引脚包括PB3、PB4、PB5、PB6、PB7；所用到的气压采集模块引脚包括SDA、SCL；其中，SCE与PB3相连，RES与PB4相连，DC与PB5相连，SDIN与PB6相连，SCLK与PB7相连，SDA与PC1相连，SCL与PC0相连。