DSP和ADl674 AID轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)車載轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 DSP和ADl674 AID轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)車載轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)臺(tái)是廣泛應(yīng)用于航空、航天、兵器、航海等領(lǐng)域的光機(jī)電一體化設(shè)備，車載轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)憑借其優(yōu)異的機(jī)動(dòng)性能，得到了廣泛應(yīng)用。然而與陸基轉(zhuǎn)臺(tái)不同的是，即使是落地測量，地表的差異、周圍環(huán)境的變化都將導(dǎo)致車載轉(zhuǎn)臺(tái)的水*發(fā)生明顯改變，水平基準(zhǔn)的改變則會(huì)影響整個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)的，為此必須對轉(zhuǎn)臺(tái)的水平機(jī)構(gòu)開展調(diào)整。 傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)平方法是將一臺(tái)數(shù)字式電子水平儀以平行于B、C連線的方向擺放到轉(zhuǎn)臺(tái)A點(diǎn)上，如圖l所示，測量A處的水平值，然后將轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)180，再測量A處的水平值，兩次測量值的差值即為B處和C處的水平值差，通過調(diào)整B或C點(diǎn)

2、的調(diào)平機(jī)構(gòu)，使得三點(diǎn)的水平值到達(dá)相同。這樣，一個(gè)由三點(diǎn)所確定的轉(zhuǎn)臺(tái)被視為水平。 這種傳統(tǒng)的調(diào)平方法雖然在陸基轉(zhuǎn)臺(tái)上應(yīng)用起來非常方便，可是要在車載轉(zhuǎn)臺(tái)上仍采用該方法，就會(huì)給工作帶來很多的不便。圖2為電子水平儀應(yīng)用在車載轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的工作模型。工作過程中的缺陷點(diǎn)具體表達(dá)在以下三方面： （1）原有電子水平儀的測量底座對溫度的變化較為敏感，導(dǎo)致不同溫度下的測量結(jié)果有較大差異，所以氣候條件惡劣、周圍環(huán)境干擾大會(huì)對水平儀的測量結(jié)果產(chǎn)生很大影響； （2）工作過程中，因水平儀安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，會(huì)隨著轉(zhuǎn)臺(tái)工作位置的不斷變換而發(fā)生改變。因此調(diào)平人員不能隨時(shí)看到水平儀的讀數(shù)，無法掌握恰當(dāng)?shù)恼{(diào)平時(shí)刻； （3）調(diào)平時(shí)，調(diào)平人員

3、要同時(shí)兼顧在載車上讀數(shù)與載車下調(diào)平的雙重工作.這樣勢必會(huì)影響調(diào)平的度和快速性。 因此，為了克服傳統(tǒng)調(diào)平方法應(yīng)用在車載轉(zhuǎn)臺(tái)上時(shí)產(chǎn)生的種種弊端，提出了對車載轉(zhuǎn)臺(tái)水*開展動(dòng)態(tài)監(jiān)測的方法。該方法應(yīng)用到目前的車載轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備中，保證了車載轉(zhuǎn)臺(tái)的水平，對提高車載設(shè)備的機(jī)動(dòng)性能起著很重要的作用，并且對今后的車載自穩(wěn)定系統(tǒng)的研究也有著深遠(yuǎn)的意義。 1 新型動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理 對車載轉(zhuǎn)臺(tái)的水*開展動(dòng)態(tài)監(jiān)測，其主導(dǎo)思想就是將車載設(shè)備的水*通過數(shù)字式電子水平儀同步傳送至中心機(jī)和載車側(cè)壁的數(shù)碼管上，使得在中心機(jī)上就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測轉(zhuǎn)臺(tái)的水*，同時(shí)*人員調(diào)平時(shí)在載車側(cè)壁就可以看到水平儀測量出的水平值。該方法的實(shí)現(xiàn)主要是根據(jù)

4、數(shù)字式電子水平儀會(huì)輸出與測量結(jié)果成正比的模擬電壓量的原理，只要將該電壓量開展相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換即可。具體實(shí)現(xiàn)方法如下： 增加一臺(tái)電子水平儀，將兩臺(tái)電子水平儀全部密封固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上方或下方，即可防止外界環(huán)境對測量結(jié)果的影響，另外將水平儀的測量值輸出到兩個(gè)方向同步顯示，一部分將顯示值引導(dǎo)到主控軟件的界面上，另一部分同步到載車的側(cè)壁上。具體的同步方式如圖3所示。 這樣，一方面調(diào)平人員可以根據(jù)中心機(jī)界面上水*的實(shí)時(shí)顯示來監(jiān)測車載轉(zhuǎn)臺(tái)的水*，以判斷是否需要調(diào)平；另一方面，在詞平的過程當(dāng)中，調(diào)平人員可在車下根據(jù)載車側(cè)壁的顯示值開展調(diào)平，提高了調(diào)平的度和快速性。 2 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn) 2.1 硬件構(gòu)造 系統(tǒng)的硬件構(gòu)

5、造框圖如圖4所示，由水平儀、AID轉(zhuǎn)換芯片ADl674、DSP、BCD-7段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器MCl4513、外部電壓基準(zhǔn)MAX6133、MAX488接口芯片和中心機(jī)等部分組成。 2.2 硬件工作過程分析 在該系統(tǒng)中，A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)碼顯示是相對較為重要的部分，下面介紹其具體的工作過程。 2.2.1 A/D轉(zhuǎn)換 當(dāng)水平儀自身顯示值為1時(shí)，它會(huì)輸出lmV的電壓值，因此該設(shè)計(jì)中ADl674采用了外部電壓基準(zhǔn)，12V電壓經(jīng)由MAX6133后輸出4.096V的基準(zhǔn)電壓，于是12位MD轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換過程中，lmV對應(yīng)一個(gè)字節(jié)，這樣不但簡化丁中間的數(shù)據(jù)運(yùn)算過程，而且減少了由于運(yùn)算帶來的誤差。ADl674將來自

6、水平儀的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成12位的數(shù)字信號(hào)后，通過DSP的數(shù)據(jù)總線傳送到DSP中，DSP開展相應(yīng)處理之后，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)載車側(cè)壁的數(shù)碼管，使之與水平儀同步顯示相同的測量值。 2.2.2 數(shù)碼顯示 DSP將從A/D轉(zhuǎn)換器讀取回來的數(shù)據(jù)在自身的存放器內(nèi)部開展十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之后，再由IOPC口輸出顯示數(shù)字的BCD碼到BCD-7段鎖存，譯碼，驅(qū)動(dòng)器MCl4513中，由剩余閑置的I/O口產(chǎn)生BCD碼輸入鎖存信號(hào)。當(dāng)BED碼被鎖存后，經(jīng)7段譯碼，相應(yīng)位的數(shù)碼管將產(chǎn)生相應(yīng)的顯示值。與此同時(shí)，DSP將數(shù)據(jù)從其自身串口發(fā)出，通過MAX488芯片轉(zhuǎn)換成PS422信號(hào)后傳送至中心機(jī)，并在中心機(jī)的界面上實(shí)時(shí)顯

7、示。圖5為水平儀同步顯示部分的電路原理圖。 3 軟件設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)軟件部分主要包括數(shù)碼管顯示和中心機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控兩部分。 3.1 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì) 數(shù)碼管顯示程序主要是采用DSP開展控制，具體包括以下幾部分：主程序、中斷初始化程序、十進(jìn)制子程序、串口發(fā)數(shù)子程序和顯示子程序。其中，主程序中開始啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換并等待中斷；中斷初始化程序主要負(fù)責(zé)設(shè)置外部中斷的響應(yīng)方式、外部中斷的開啟、總中斷的開啟；十進(jìn)制子程序把12位二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)據(jù)；串口發(fā)數(shù)子程序?qū)腁/D轉(zhuǎn)換器讀取回來的數(shù)據(jù)量通過串口以固定波特率發(fā)送到中心機(jī)；顯示子程序?qū)⒁@示數(shù)字的BCD碼發(fā)送到MCl4513并置位相應(yīng)鎖存位。系統(tǒng)程

8、序流程框圖如圖6所示。 3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 實(shí)時(shí)監(jiān)控程序的任務(wù)是增加兩個(gè)對水*開展實(shí)時(shí)顯示的窗口，該窗口將從DSP傳送過來的RS422信號(hào)轉(zhuǎn)換為水*的測量值顯示出來，采用Visual C+實(shí)現(xiàn)，具體包括以下幾個(gè)方面：顯示窗口的創(chuàng)立、串口通信、水*在窗口中的同步顯示。實(shí)時(shí)監(jiān)控窗口如圖7所示。 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 將其中一個(gè)電子水平儀輸出在顯示界面和數(shù)碼管上的值與水平儀自身所帶的顯示屏顯示結(jié)果開展比照，采用定點(diǎn)等時(shí)間間隔連續(xù)測量法開展檢測，同時(shí)記錄下當(dāng)時(shí)的顯示界面、數(shù)碼管顯示及水平儀顯示的數(shù)值。表l記錄了兩小時(shí)之內(nèi)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 根據(jù)顯示數(shù)據(jù)繪制的曲線如圖8所示。表l和圖8的比照結(jié)果說明，采用該設(shè)