基于MC9S12XEP100的旋转磁场定向测距系统设计
编者按：摘要：针对传统基于地磁导向的连续测斜系统易受干扰以及惯性导航的陀螺测斜系统具有积分漂移误差，难以满足连通井导向定位高精度测量的需求，提出一种基于旋转磁场闭环定向测距的系统方案，完成了该系统的硬件电路设计、软件设计以及远距离通讯协议设计，并进行了地面实验。该测距系统由地面系统和井下系统组成;其中，井下系统用于数据的采集、地面系统用于数据接收和命令传输，系统之间数据采用曼切斯特码传输以提高精度降低误码率。
旋转磁场导向测距的理论基础是
2 硬件电路设计
系统硬件由井下测量系统和地面通信系统组成，其设计框图如图2所示。上位机(PC)通过串口发送命令给地面通信系统;地面通信系统接收到命令后，通过1553通讯协议将接收到的命令转发到井下测量系统;井下测量系统接收到地面通信系统，按照通讯协议进行相应处理，处理完成后返回相应数据包至地面通讯系统。正常工作采用1553协议通讯，地面通信系统和井下测量系统以曼彻斯特码进行数据传输;调试时采样串口通信协议。地面通信系统接收完井下传输的数据，将其转发给上位机PC处理。
2.1 井上系统
井上系统在上位机和井下测量系统中起承上启下的作用。一方面用于转发上位机命令;另一方面用于接收井下数据并进行解码操作。其电路包括以MC9S12XEP100为核心的单片机最小系统和以HD6408为核心的编解码电路、信号加载和解调电路。其中，编码信号加载至总线以及从总线上解调出曼彻斯特码的电路如图3所示。虚线左边的电路用于将HD6408编解码芯片产生的编码信号BZO加载至总线LINE;右边电路由两个带通滤波器组成，用于从总线LINE上解调出曼切斯特码信号UDI，送入HD6408进行解码操作。如图3所示。
2.2 井下测量系统
井下测量电路包括：电源模块、测量模块、信号调理电路、A/D转换、通信电路。电源模块采用24V直流电压输入，经过LP2951稳压和滤波后得到15V、12V和5V;测量模块包括磁场、重力加速度和温度信号的测量;信号调理电路将测量的信号进行滤波和放大处理，降低噪声干扰;A/D模块采用24位高精度芯片AD7734将滤波放大后的数据进行模数转换;通信电路主要包括RS232(调试)和1553通信。
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