一种海拔高度及大气压力检测综合装置的制作方法

本实用新型属于自动控制技术领域，具体涉及到一种海拔高度及大气压力检测综合装置。

背景技术：

我国地域辽阔，高原占了很大比例。高原海拔高，自然环境恶劣，具有低压低氧、气候干燥寒冷、风速大、太阳辐射和紫外线照射量强等特点。高原的这种恶劣环境对人们的生理和心理功能产生很大影响。高原低氧对人们的感知和反应能力影响很大，尤其是任务操作的速度和准确性均有显著影响。高原低氧对人们的学习和记忆能力造成损害。高原低氧对人们的语言表达功能的造成影响。由此可见，研究海拔高度及大气压力很重要。目前，海拔高度及大气压力监控装置主要有以下几种：一是，由单片机配合外围模块控制实现的；二是，由手机GPS功能得到的；三是，由处理器配合外围模块控制实现的。现有的海拔高度及大气压力检测综合装置存在以下不足：结构尺寸大，携带不方便；电路复杂，每一种平台的功能多，需要元器件较多；设计集成度不够，一个控制终端可以有多种实现电路，未整合；设计成本较高，浪费设计材料，整合电路成本少于独立电路成本和；调试不方便，不能在线调试，需要借助其它手段。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有计算海拔高度及大气压力装置的不足，提供一种电路简单、外围元件少、成本低的一种海拔高度及大气压力检测综合装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是它具有：对整个装置进行控制的FPGA电路；PCI电路，该电路的输出端接FPGA电路；控制电路，该电路的输出端接FPGA电路；大气压力检测电路，该电路与FPGA电路相连；通信电路，该电路的输入端接FPGA电路。

本实用新型的FPGA电路为：插座J2上连接有GPRS单元，GPRS单元为市场上销售的产品，插座J2的2脚和7脚接地、1脚接5V电源、5脚和6脚依次接集成电路U1的61脚和60脚，集成电路U1的207脚、208脚、190～195脚依次接集成电路U4的31脚、34～40脚，集成电路U1的163脚、161脚、158脚、157脚、155～152脚、146脚、145脚、142脚、141脚、139～136脚、134脚、133脚、126～119脚接集成电路U3的4脚、9脚、10脚、17脚、19脚、30脚、43脚、46脚、60脚接地，集成电路U3的45脚、44脚、24脚、63脚、1脚、33脚、32脚、56～58脚、64脚、34～41脚、55～48脚，集成电路U1的144脚接晶体振荡器Y1的4脚、93脚接按键S1的一端并通过电阻R20接3V电源、105脚接按键S2的一端并通过电阻R21接3V电源、206脚接按键S3的一端并通过电阻R22接3V电源，集成电路U1的19脚、38脚、107脚、47脚接插座J1的4～1脚，集成电路U1的8脚、26脚、44脚、111脚、130脚、148脚、9脚、27脚、45脚、63脚、79脚、96脚、112脚、131脚、149脚、166脚、183脚、200脚接3V电源，集成电路U1的46脚、199脚、182脚、165脚、147脚、129脚、110脚、95脚、78脚、62脚、43脚、25脚、7脚接地，集成电路U1的83脚、84脚、86脚、87脚接集成电路U2的4～1脚，集成电路U1的1脚接插座J4的3脚，集成电路U1的2脚接集成电路U7的6脚，晶体振荡器Y1的1脚接3V电源、3脚接地，按键S1～S3的另一端接地，插座J1的5脚接地；集成电路U1的型号为EPF6024AQI208‐3，集成电路U2的型号为MAX481，集成电路U4的型号为C8051F011，集成电路U3的型号为CH367L，集成电路U7的型号为OPA820。

本实用新型的大气压力检测电路为：集成电路U7的2脚接电阻R11和电阻R3以及电容C6的一端、3脚接电阻R15的一端、4脚接地、7脚接5V电源、6脚接电阻R4的一端和电容C6的另一端以及通过并联电阻R16和R17接地并通过电阻R12接集成电路U1的2脚，电阻R3的另一端接电阻R4的另一端，电阻R11的另一端接电阻R10的一端，电阻R10的另一端接电阻R9的一端并通过电阻R6接地并通过电阻R5接5V电源，电阻R15的另一端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端接电阻R13的一端并通过电阻R18接地并通过电阻R19接5V电源，电阻R9的另一端接电阻R13的另一端并接电容C7和电容C8的一端，电容C7和电容C8的另一端接插座J4的2脚，并联电阻R7和电阻R8的一端接插座J4的2脚、另一端接地，插座J4的1脚和4脚接地、3脚接集成电路U1的1脚、5脚接5V电源，集成电路U1的型号为EPF6024AQI208‐3，集成电路U7的型号为OPA820。

本实用新型外围元器件较少，电路简单，将不同平台整合到一块，集成度高，元器件都是常用的，成本较低，配套调整方便，使用方便，具有PCI接口，便于与外围设备高速传输数据，可以实现不同接口对接，扩展能力强，采用硬件实现算法，数据处理速度快，调试方便，可在线调试，具有多种控制手段，方便，快捷。

附图说明

图1是本实用新型的电气原理方框图。

图2是图1中FPGA电路和通信电路的电子原理线路图。

图3是图1中PCI电路和大气压力检测电路以及控制电路的电子原理线路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于下述的实施方式。

在图1、2、3中，本实施例的一种海拔高度及大气压力检测综合装置由FPGA电路、通信电路、PCI电路、大气压力检测电路、控制电路连接构成，PCI电路的输出端接FPGA电路，控制电路的输出端接FPGA电路，大气压力检测电路与FPGA电路相连，通信电路的输入端接FPGA电路。

本实施例的控制电路由集成电路U4、晶体振荡器Y2、电容C1、电容C2连接构成，集成电路U4的型号为C8051F011。集成电路U4的31脚、34～40脚接FPGA电路，集成电路U4的14脚接晶体振荡器Y2的一端和电容C1的一端、15脚接晶体振荡器Y2的另一端和电容C2的一端，集成电路U4的32脚、23脚、43脚、13脚接3V电源，集成电路U4的22脚、19脚、27脚、33脚、12脚、44脚接地，电容C1和电容C2的另一端接地。

本实施例的PCI电路由集成电路U3、集成电路U5、集成电路U6、连接器P1、电阻R1、电阻R2、电容C3～C5连接构成，集成电路U3的型号为CH367L，集成电路U5和集成电路U6的型号为AT24C02。集成电路U3的11脚通过电阻R1接地、2脚通过电阻R2接地、3脚接电容C3的一端和连接器P1的26脚、20脚和21脚依次接集成电路U5的6脚和5脚，集成电路U3的6脚、7脚、16脚、15脚依次接连接器P1的24脚、23脚、14脚、15脚，集成电路U3的12脚接电容C4的一端、13脚接电容C5的一端、22脚接集成电路U6的2脚和5脚、23脚接记错了U6的1脚、61脚接集成电路U6的6脚，集成电路U3的18脚、31脚、47脚、59脚接3V电源，集成电路U3的5脚、29脚、42脚、8脚、14脚接1.8V电源，集成电路U3的4脚、9脚、10脚、17脚、19脚、30脚、43脚、46脚、60脚接地，集成电路U3的45脚、44脚、24脚、63脚、1脚、33脚、32脚、56～58脚、64脚、34～41脚、55～48脚接FPGA电路，连接器P1的1脚、2脚、34脚、35脚接12V电源，连接器P1的10脚、8脚、27脚、28脚、接3V电源，连接器P1的25脚、33脚、4脚、7脚、13脚、16脚、18脚、19脚、22脚接地，连接器P1的17脚接36脚、30脚接31脚、21脚接电容C4的另一端、20脚接电容C5的另一端，集成电路U5的1～4脚和7脚接地、8脚接3V电源，集成电路U6的3脚、7脚、8脚接3V电源，集成电路U6的4脚接地，电容C3的另一端接地。

本实施例的FPGA电路由集成电路U1、晶体振荡器Y1、按键S1～S3、电阻R20～R22、插座J1、插座J2连接构成，集成电路U1的型号为EPF6024AQI208‐3。插座J2上连接有GPRS单元，GPRS单元为市场上销售的产品，插座J2的2脚和7脚接地、1脚接5V电源、5脚和6脚依次接集成电路U1的61脚和60脚，集成电路U1的207脚、208脚、190～195脚依次接集成电路U4的31脚、34～40脚，集成电路U1的163脚、161脚、158脚、157脚、155～152脚、146脚、145脚、142脚、141脚、139～136脚、134脚、133脚、126～119脚接集成电路U3的4脚、9脚、10脚、17脚、19脚、30脚、43脚、46脚、60脚接地，集成电路U3的45脚、44脚、24脚、63脚、1脚、33脚、32脚、56～58脚、64脚、34～41脚、55～48脚，集成电路U1的144脚接晶体振荡器Y1的4脚、93脚接按键S1的一端并通过电阻R20接3V电源、105脚接按键S2的一端并通过电阻R21接3V电源、206脚接按键S3的一端并通过电阻R22接3V电源，集成电路U1的19脚、38脚、107脚、47脚接插座J1的4～1脚，集成电路U1的8脚、26脚、44脚、111脚、130脚、148脚、9脚、27脚、45脚、63脚、79脚、96脚、112脚、131脚、149脚、166脚、183脚、200脚接3V电源，集成电路U1的46脚、199脚、182脚、165脚、147脚、129脚、110脚、95脚、78脚、62脚、43脚、25脚、7脚接地，集成电路U1的83脚、84脚、86脚、87脚接通信电路，集成电路U1的1脚和2脚接大气压力检测电路，晶体振荡器Y1的1脚接3V电源、3脚接地，按键S1～S3的另一端接地，插座J1的5脚接地。

本实施例的通信电路由集成电路U2和插座J3连接构成，集成电路U2的型号为MAX481。集成电路U2的1～4脚依次接集成电路U1的87脚、86脚、84脚、83脚，集成电路U2的6脚接插座J3的2脚、7脚接插座J3的1脚、5脚接地、8脚接5V电源。

本实施例的大气压力检测电路由集成电路U7、电阻R3～R19、电容C6～C8、插座J4连接构成，集成电路U7的型号为OPA820。集成电路U7的2脚接电阻R11和电阻R3以及电容C6的一端、3脚接电阻R15的一端、4脚接地、7脚接5V电源、6脚接电阻R4的一端和电容C6的另一端以及通过并联电阻R16和R17接地并通过电阻R12接集成电路U1的2脚，电阻R3的另一端接电阻R4的另一端，电阻R11的另一端接电阻R10的一端，电阻R10的另一端接电阻R9的一端并通过电阻R6接地并通过电阻R5接5V电源，电阻R15的另一端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端接电阻R13的一端并通过电阻R18接地并通过电阻R19接5V电源，电阻R9的另一端接电阻R13的另一端并接电容C7和电容C8的一端，电容C7和电容C8的另一端接插座J4的2脚，并联电阻R7和电阻R8的一端接插座J4的2脚、另一端接地，插座J4的1脚和4脚接地、3脚接集成电路U1的1脚、5脚接5V电源。

本实用新型的工作原理如下：

系统上电，电路开始初始化工作。此后，系统正常工作。集成电路U1时刻检测大气压力传感器，并产生传感器接收的控制时序，接收大气压力数据。激励信号从集成电路U6的引脚1输出，输入到插座J4的引脚3；模拟的压力信号从插座J4的引脚2输出，经电阻R7～R8，电容C7～C8，电阻R9～R11，电阻R13～R15，输入到集成电路U7，经滤波，放大，整形处理，压力信号从集成电路U7的引脚6输出，经电阻R12，输入到集成电路U6。

当按下开关S1，不按下开关S2和开关S3，控制器电路被选用。此时，用控制器进行海拔高度及大气压力检测。控制数据信号从集成电路U4的引脚31，34～40输出，输入到集成电路U1。集成电路U1产生总线的逻辑控制时序，接收从集成电路U4发送的数据；此后，集成电路U6对大气压力数据和控制数据进行处理，计算出海拔高度；并把大气压力数据和海拔高度数据发送出去：一是，通过GPRS单元将数据发送出去，信号从集成电路U1的引脚60输出，输入到插座J2的引脚6；二是，通过串口将数据发送出去，信号从集成电路U1的引脚83，84输出到集成电路U2的引脚3，4，从集成电路U2的引脚6，7输出，最终，数据从插座J3输出；

当按下开关S2，不按下开关S1和开关S3，PCI电路被选用。此时，用PCI电路进行海拔高度及大气压力检测。PCI的控制数据从连接器P1输入，由连接器P1的引脚14，15输出到集成电路U3，经集成电路U3的PCI数据转变为局部总线数据，控制数据从U3的引脚34～41输出，输入到集成电路U1，集成电路U1启动局部总线控制逻辑，接收从连接器P1发送的控制数据；此后，集成电路U6对大气压力数据和控制数据进行处理，计算出海拔高度；并把大气压力数据和海拔高度数据发送出去：一是，通过GPRS单元将数据发送出去，信号从集成电路U1的引脚60输出，输入到插座J2的引脚6；二是，通过串口将数据发送出去，信号从集成电路U1的引脚83，84输出，输入到集成电路U2的引脚3，4，从集成电路U2的引脚6，7输出，最终，数据从插座J3输出。

当按下开关S3，不按下开关S1和开关S2，FPGA电路被选用。此时，用FPGA电路进行海拔高度及大气压力检测。集成电路U6对大气压力数据处理，计算出海拔高度；并把大气压力数据和海拔高度数据发送出去：一是，通过GPRS单元将数据发送出去，信号从集成电路U1的引脚60输出到插座J2的引脚6；二是，通过串口将数据发送出去，信号从集成电路U1的引脚83，84输出，输入到集成电路U2的引脚3，4，从集成电路U2的引脚6，7输出，最终，数据从插座J3输出。