基于STC89C51单片机的气压开伞设计

白心爱，薛儒杰

（吕梁学院 物理系，山西 吕梁 033000）

基于STC89C51单片机的气压开伞设计

白心爱，薛儒杰

（吕梁学院 物理系，山西 吕梁 033000）

本设计是以模型火箭为设计载体，以STC89C51单片机控制，运用MP085传感芯片、LCD1602显示屏、L298电机的气压开伞设计装置。通过理论分析、模拟仿真，认为该装置下的模型火箭开伞率得以提高。

STC89C51单片机；BMP085数字气压传感器

0 引言

本开伞设计是CADC(科研类全国航空航天模型锦标赛）嫦娥奔月项目的一个重要环节。现有的主要开伞方式有发动机反推喷射开伞、可调延时开伞系统。发动机反推喷射开伞[1]，发动机向箭体内喷射时极易发生烤坏降落伞绳或降落伞的情况，且分级部分连接处过松过紧都会影响开伞效果。

可调延时开伞系统[2]，在接通电源按下开关后，一旦检测到轻微抖动或加速度就进入倒计时状态，当时间到达预设值时实现开伞。若火箭升空后发动机推进时间计算不准则会开伞失败。文章所提出的是气压开伞设计。

1 模型火箭自动开伞系统硬件设计

模型火箭自动开伞系统硬件结构如图1所示，是基于STC89C51单片机[3]控制的气压控制开关，以BMP085为传感芯片[4]，以LCD1602[5]为显示屏幕，以舵机[6]为负载。当传感器感受到的气压为预设下降点时，单片机对传感器检测出的气压与预设值相比较作出判断并驱动舵机，同时LCD1602实时显示，电源供电采用USB供电方式。

1.1 数据采集

图1 硬件结构

1.1.1 功能说明

文章主要是针对气压开伞进行设计，所以选择了BMP085数字气压传感器。绝对精度最低可以达到 0.03 hPa，并且耗电极低，只有 3 μA。BMP085采用8 pin陶瓷无引线芯片承载（LCC）超薄封装，可以通过I2C总线直接与各种微处理器相连，如图2所示。

图2 硬件连接表

主要特点：压力范围为300～1100 hPa（海拔9000米～-500米）；电源电压为 1.8 V～3.6 V（VDDA），1.62 V～3.6 V（VDDD）；LCC8封装为无铅陶瓷载体封装（LCC）；尺寸为5.0 mmx5.0*1.2 mm；低功耗（5 μA在标准模式）；高精度（低功耗模式下，分辨率为0.06 hPa（0.5米））。

1.2 数据显示

在此自动开伞装置上使用了LCD1602液晶显示模块，该液晶模块工作电压4.5～5.5 V；显示容量∶16×2个字符；字符尺寸∶2.95×4.35（W×H）mm。

1.2.1 硬件连接：

表1 硬件连接表

1.2.2 LCD1602电路

图3 LCD1602电路连接图

2 模型火箭自动开伞系统软件设计

2.1 BMP085温度传感模块的程序设计

表2 BMP085工作模式

176bit的EEPROM被分为11个16位的字，就是11个校正系数。每个模块都有自己的私有系数。寄存器地址如表3所示，计算得到的温度和气压的分辨率分别是：0.1度和1 Pa（=0.01 hPa=0.01 mPar）。

表3 寄存器地址

2.2 LCD1602液晶显示模块的程序设计

表4 LCD1602

3 系统测试

根据之前的理论支持，将做出的传感系统与标定的气压测量器在相同的气压环境下进行了气压测量的对比。

表5 气压测量的对比表

通过上表的数据可以判断得知：在气压较高时，本系统与标定气压测量器测量的数据有微小误差，且大部分数据较标准气压较低，误差范围较为稳定，当气压逐渐降低时，测量结果逐渐趋近于实际值。

4 结论

利用BMP085数字气压传感器的开伞设计，是实时测量火箭升空后的气压参数，数据传回单片机识别信息后，实现模型火箭自动开伞的方式。这个设计方案的提出，给CADC嫦娥奔月项目中模型火箭开伞问题提供了一种稳定的开伞方式。

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Design of Model Rocket Automatic Parachute Opener Based on 51 Single Chip Computer

Bai Xin-ai，Xue Ru-jie
（Department of Physics,Lvliang University,Lvliang Shanxi 033000）

The design is based on the model rocket as the carrier to STC89C51 single-chip control,the use of MP085 sensor chip,LCD1602 display,L298 motor pressure umbrella as design device.Theoretical analysis and simulation results show that the system has improved the rate of opining parachute.

STC89C51 single chip computer;BMP085 digital barometric pressure sensor

O4

A

1673-2014（2017）05-0047-03

吕梁学院大学生创业项目“基于单片机的航模火箭回收仓自动开仓装置”

2017—07—03

白心爱（1971— ），女，山西离石人，副教授，主要从事红外辐射研究。

（责任编辑 郝瑞宇）