水平定向钻进技术是非开挖技术领域中占主导地位并且发展最快的高新技术之一，它是利用水平定向钻机以可控钻孔轨迹的方式，在不同地层和深度钻进并通过跟踪与导向仪导向抵达设计位置而铺设地下管线的施工新方法。主要用来铺设、更新、维修各种地下管线，也可用于地质勘探与资源开采。随钻测量是指钻机在钻进的同时连续不断地检测有关钻孔或钻头的信息，靠跟踪与导向仪实现。因此，跟踪与导向仪是水平定向钻机施工的必备测量设备。典型的跟踪与导向仪由地下传感发射探头、地面手持式定位跟踪仪和远端监视设备三部分组成，而地下传感发射探头是整个导向仪设计的关键。针对国内导向仪全部依赖进口的现状，笔者对导向系统进行了研制开发。本文主要介绍基于单片机MSP430F149和数字信号处理器ADSP2189的地下传感发射探头的设计与实现。
1 结构设计
地下传感发射探头放置在钻具的空腔内，受体积限制。为保证通用性，采用与国际上同类产品相一致的尺寸φ32cm×380cm。探头结构如图1所示。主要分为电池部分(两节二号电池)、天线部分(带磁芯的线圈)、调制与功放部分以及传感器部分。
2 硬件设计
地下传感发射探头主要完成钻头倾角、工具面向角、温度和电池电量等参数的检测以及甚低频电磁波信号的发送。其硬件组成框图如图2所示。为适应野外长时间工作的特点，系统硬件采用了低功耗设计。
2.1 控制器的选取
MSP430F149是TI公司生产的一种Flash型超低功耗16位单片机，具有处理能力强、运行速度快、可靠性高等特点，能适应工业级运行环境，特别适合于电池应用的场合或手持设备。本系统选择它作为系统的主控制器。 DSP存储器的读/写：由4个控制输入管脚选择。IDMA接口选择IS和地址锁存使能(IAL)有效时，ADSP2189将地址总线上的地址写入IDMA控制寄存器，被锁存的地址不能由主控制器读回。IDMA接口选择IS和读选通IRD有效时，ADSP2189将IDMA控制寄存器所指的存储单元内容输出到IDMA数据总线上。IDMA接口选择IS和写选通IWR有效时，ADSP2189将数据总线上的输人数据写到IDMA控制寄存器所指的存储单元中。访问应答IACK确认数据读/写操作的完成，作为IDMA接口忙的指示信号。
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