三軸慣性陀螺測試轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)的研制

1、拔三軸慣性陀螺測骯試轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)芭的研制凹摘要：般介紹了三軸慣性礙陀螺測試轉(zhuǎn)臺的啊工作方式及其控哀制系統(tǒng)的功能，扳研究了以吧單片機(jī)為系統(tǒng)癌控制核心的轉(zhuǎn)臺暗控制器的硬件及爸軟件設(shè)計(jì)問題，罷提出了采用骯搬單片機(jī)及般 奧定時(shí)計(jì)數(shù)器對笆步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行開襖環(huán)位置及速度控背制的解決方案。壩 藹阿 板關(guān)鍵詞：挨陀螺測試轉(zhuǎn)臺 岸單片機(jī) 步進(jìn)電熬機(jī) 運(yùn)動(dòng)控制翱導(dǎo)航系統(tǒng)是飛行矮器的重要組成部靶分。慣性陀螺儀骯表普遍應(yīng)用于各瓣種類型的飛行器藹的導(dǎo)航系統(tǒng)中，哎它反映了飛行器柏的飛行姿態(tài)以及巴其它重要導(dǎo)航信般息，保證了人為埃或自動(dòng)駕駛儀對皚飛行器進(jìn)行控制板的安全性與準(zhǔn)確般性。為了確保慣哎性陀螺儀表工作癌的可靠性，需要拜對

2、儀表進(jìn)行定期傲的校驗(yàn)，用測試罷轉(zhuǎn)臺測試陀螺儀藹表是比較常用的哎方法。某機(jī)場所啊使用的測試轉(zhuǎn)臺哀大部分存在老化翱嚴(yán)重以及功能單哀一的問題，尤其癌是部分轉(zhuǎn)臺還是百老式的手動(dòng)轉(zhuǎn)臺藹，很難保證校準(zhǔn)跋精度，所以需要伴研制新型數(shù)字化頒的低成本的高精鞍度陀螺測試轉(zhuǎn)臺翱及其控制系統(tǒng)。壩 陀螺測試轉(zhuǎn)埃臺及其控制系統(tǒng)襖介紹盎陀螺測試轉(zhuǎn)臺主靶要由高精度轉(zhuǎn)臺疤及其控制系統(tǒng)組扳成。三軸轉(zhuǎn)臺由跋爸軸轉(zhuǎn)臺、板案軸轉(zhuǎn)臺、叭挨軸轉(zhuǎn)臺三個(gè)子系熬統(tǒng)組成，分別實(shí)澳現(xiàn)三個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)阿。各子系統(tǒng)由臺哀體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、罷轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)以及執(zhí)把行機(jī)構(gòu)組成。選辦用步進(jìn)電機(jī)作為斑各子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝稗置，經(jīng)蝸輪蝸桿愛及齒輪減速后輸跋出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)唉臺的三個(gè)子系

3、統(tǒng)扮中，敖阿軸轉(zhuǎn)臺固定在愛胺軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)盤上暗，愛班軸轉(zhuǎn)臺固定在瓣吧軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)盤上絆。將被測試陀螺爸儀表固定于百皚軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)盤上啊，按測試要求控啊制轉(zhuǎn)臺各軸進(jìn)行澳旋轉(zhuǎn)，模擬飛機(jī)奧飛行中的各種姿背態(tài)，陀螺儀表則疤輸出相應(yīng)的姿態(tài)疤信息，比較轉(zhuǎn)臺唉的姿態(tài)與儀表的襖輸出即可校對儀辦表偏差。版各子系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)案由其控制器控制扮?？刂破鞯闹饕δ苁墙邮詹僮靼扇藛T的控制指令霸，對控制面板輸壩入的控制參數(shù)進(jìn)懊行計(jì)算或轉(zhuǎn)換，翱變?yōu)椴竭M(jìn)電機(jī)的哎運(yùn)轉(zhuǎn)控制信號，霸輸出到測試轉(zhuǎn)臺壩；轉(zhuǎn)臺在控制器搬的控制下可工作辦在速度、轉(zhuǎn)角、扒自動(dòng)等模式；轉(zhuǎn)隘臺控制器能夠與埃上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行半串行通訊，并執(zhí)捌行上位計(jì)算機(jī)的佰控制指令。轉(zhuǎn)臺

4、矮與控制器之間通安過航空插頭連接昂起來，其傳輸?shù)牧T信號包括步進(jìn)電斑機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號和絆慣性陀螺儀的反澳饋信號。把 轉(zhuǎn)臺控制系襖統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)矮轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)主佰要由面板控制模盎塊、控制面板及阿液晶顯示屏、各拜子系統(tǒng)軸控模塊霸、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芭器和機(jī)箱、電源斑等組成，圖為柏系統(tǒng)硬件組成示礙意圖。面板控制愛模塊和各子系統(tǒng)稗軸控模塊均采用瓣 埃單挨片機(jī)作為控制核盎心。液晶屏采用阿 頒公司生盎產(chǎn)的吧液晶顯示屏疤及其控制電路，凹其顯示具笆有字符和圖形顯襖示特區(qū)，通過字耙符發(fā)生器不僅可矮以調(diào)用固化的邦種點(diǎn)陣字符氨，還可以擴(kuò)展其艾它需要的字符。佰步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器胺采用班公司的隘兩相步拔進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。拜 控制面扮板的管理

5、把面板控制模塊選敖用四片盎通用擴(kuò)展并口作敗為單片機(jī)與各子敖系統(tǒng)軸模塊和面挨板按鍵、指示燈藹之間的接口。單耙片機(jī)的口作襖為數(shù)據(jù)傳輸端口霸，口作為各拔的片選凹及端口選擇地址八。與各子系統(tǒng)軸胺模塊通訊的三片挨的口班和口分別作為啊數(shù)據(jù)的發(fā)送口和癌接收口，口提胺供握手信號。伴單背片機(jī)的串口通過奧笆 罷電平轉(zhuǎn)換電路把與上位計(jì)算機(jī)的班串口連接。佰 拌 面板模塊與軸俺控模塊的通信版面板模塊與軸控澳模塊之間通過兩挨片完成暗運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)和狀態(tài)氨信息的傳遞。圖伴所示為軸控模背塊與面啊板模塊皚的接口電路示意百圖。電路中使用暗了觸發(fā)器芭，通唉過發(fā)送、查詢、矮接收、置位等方瓣式，控制數(shù)據(jù)在搬兩片之愛間傳輸。觸發(fā)器昂的輸出信號

6、頒作為面板模塊懊向軸控柏模塊傳稗送數(shù)據(jù)的狀態(tài)標(biāo)靶志位，當(dāng)為敖“”時(shí)表示面按板模塊所要傳送疤的數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備翱好，為“”時(shí)班表示數(shù)據(jù)已被軸佰控模塊接收或數(shù)百據(jù)未到達(dá)狀態(tài)。般觸發(fā)器由面板澳模塊的爸和軸控模塊傲的按共同控制，由面隘板的敖和軸控模塊襖的查熬詢的狀態(tài)。懊同理，觸發(fā)器八控制由軸控模塊岸發(fā)送到辦面板模塊皚的數(shù)據(jù)，佰的輸出值表示數(shù)霸據(jù)傳送的狀態(tài)。氨 稗 步進(jìn)電機(jī)脈沖哎產(chǎn)生及控制電路案系統(tǒng)采用稗定時(shí)計(jì)數(shù)器鞍產(chǎn)生控制步進(jìn)電叭機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方波脈阿沖，并對輸出脈礙沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。將昂的計(jì)數(shù)拌器設(shè)定在方波懊發(fā)生器工作方式伴，計(jì)數(shù)器設(shè)定安在計(jì)數(shù)器方式。版圖為用挨分頻產(chǎn)生控制傲脈沖的原理圖。敗由爸內(nèi)部定時(shí)計(jì)半數(shù)器產(chǎn)生

7、的方笆波脈沖送入扳計(jì)數(shù)器進(jìn)疤行分頻并輸出控?cái)≈泼}沖。計(jì)數(shù)器哀對輸出的脈沖拌進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)脈礙沖數(shù)與計(jì)數(shù)器昂的計(jì)數(shù)值相等時(shí)邦凹計(jì)數(shù)器的輸出捌端產(chǎn)生電平變化班，并被擺的耙口監(jiān)測查詢。矮當(dāng)鞍的晶體振蕩頻氨率為盎時(shí)，通過調(diào)節(jié)其癌和按的八值可使其定時(shí)俺計(jì)數(shù)器產(chǎn)生挨跋的方波脈沖。皚通過對巴計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)愛寄存器寫入分頻扒值，使其輸出翱相應(yīng)頻率的方波傲脈沖罷翱來控制步進(jìn)電機(jī)按的轉(zhuǎn)速，計(jì)數(shù)器板通過記錄計(jì)數(shù)壩器輸出的脈沖扒數(shù)量來控制電機(jī)案的轉(zhuǎn)角。步進(jìn)電白機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速由耙下式?jīng)Q定：奧骯拌澳fo/N(度艾秒)阿敖(癌)捌拔步距角靶百360/(氨200im埃)（度脈沖盎）扒岸(盎)唉愛式中，步進(jìn)電機(jī)瓣旋轉(zhuǎn)一周的步數(shù)敖為；

8、伴為轉(zhuǎn)臺傳動(dòng)機(jī)昂構(gòu)減速比；胺為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)柏動(dòng)器細(xì)分?jǐn)?shù)；鞍為輸入礙的脈沖源頻拌率；稗為分頻數(shù)，即矮寫入計(jì)辦數(shù)器的值。搬表1 各軸分頻絆值N的設(shè)定斑轉(zhuǎn) 軸百轉(zhuǎn)速范圍/s頒i藹m骯(度/脈沖)拔分頻數(shù)N捌高速（fo=6氨MHz）稗低速(=10k芭Hz)疤軸藹0.0150版20啊50矮0.0018礙216635矮29澳112180白0翱軸背0.055癌480鞍50八0.00007扒5跋909000傲-挨軸般0.055盎280澳50礙0.0001伴2857按154154扮28扮-骯各子系統(tǒng)寫入半計(jì)數(shù)器案的分頻值如表巴所示。由于對辦計(jì)數(shù)器寫霸入的分頻值只能版為正整數(shù)，而通班過計(jì)算得出的分耙頻值不一定為皚正

9、整數(shù)，因此要般對輸入俺計(jì)數(shù)器的分頻班值進(jìn)行四舍五入吧。產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)脈捌沖頻率大小具有澳舍入誤差，其大胺小不超過：稗(1/2)/骯N 熬奧(耙)拌藹三軸的最小分頻敗值（疤頒軸），轉(zhuǎn)速最大骯誤差為澳。按 轉(zhuǎn)臺控制系芭統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)艾面板模塊熬軟件的設(shè)計(jì)半面板模塊程序流鞍程圖如圖所示埃。罷上電開始后，軟絆件首先對傲的內(nèi)部柏寄存器、液晶顯盎示屏以及伴并口進(jìn)行初始霸化。程序用一個(gè)按字節(jié)作為系統(tǒng)工頒作狀態(tài)寄存器，盎寄存器中各標(biāo)志盎位分別記錄串口挨以及面板的鎖定埃及解鎖情況以及吧各運(yùn)轉(zhuǎn)軸的當(dāng)八前運(yùn)轉(zhuǎn)方向和高扳低速狀態(tài)。液晶吧顯示初始化設(shè)定凹的顯示邊班界及范圍，以及氨清空液晶顯示模佰塊顯存。串行通跋訊的波特率定為

10、哎柏。班面板初始化完成哎后，軟件將同時(shí)搬檢測面板各按鍵疤信號并等待串口挨的中斷信號，當(dāng)艾檢測到一種信號扳后，將另一種信皚號屏蔽。在“八吧軸（或辦翱軸、頒懊軸）”鍵按下后罷，系統(tǒng)鎖定在面板板工作方式，并啊關(guān)閉串口中斷。柏進(jìn)入面板工作方伴式后，軟件按流哀程執(zhí)行轉(zhuǎn)軸選擇案、模式設(shè)定、參懊數(shù)設(shè)定、運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)埃行等功能?？刂瓢幻姘灏存I包括班版、拌氨、笆暗軸選擇鍵，運(yùn)轉(zhuǎn)傲模式選擇鍵，數(shù)岸字鍵，確定、停拜止鍵以及手動(dòng)控八制鍵。讀取控制拌面板按鍵信號后胺，將選取的運(yùn)轉(zhuǎn)皚軸、運(yùn)轉(zhuǎn)模式以癌及設(shè)定的速度角氨度等參數(shù)記錄于百指定的寄存器中叭。待軟件檢測到按“運(yùn)行”鍵按下吧后，將數(shù)據(jù)送入吧與相應(yīng)軸通訊的巴寄存器礙中，并將該

11、絆的位置哀高，通知軸控模爸塊讀取。唉面板控制模塊與皚上位計(jì)算機(jī)之間笆制定了串行通訊版協(xié)議。串行通訊奧指令采用耙碼的形式，邦上位計(jì)算機(jī)指令吧和控制器返回信暗息都以“”字扳符開頭。面板模敗塊檢測到串口接翱收到字符“”懊時(shí)，則認(rèn)為上位擺計(jì)算機(jī)開始發(fā)送拌信息，信息以回骯車符結(jié)束?！鞍俊焙竺媸寝D(zhuǎn)軸標(biāo)白識符，用“”捌或“”或“耙”表示，分別對俺應(yīng)皚叭、斑傲、辦哀三個(gè)轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸捌標(biāo)識符后依次為安速度、轉(zhuǎn)角、時(shí)凹間的皚碼表示值。程序隘將接收到的上位芭控制指令中的傲碼參數(shù)瓣值轉(zhuǎn)換為軸控模把塊可識別的十六襖進(jìn)制參數(shù)值，并氨發(fā)送到相應(yīng)的軸板控模塊。鞍 軸控模澳塊軟件的設(shè)計(jì)百子系統(tǒng)軸控模塊哀程序流程圖如圖暗所示。程序

12、開奧始后先初始化哀各邦口和各氨計(jì)數(shù)器的工作方百式。軟件通過查哀詢的扳口，檢測是否隘得到了由面板模盎塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)懊。軸控模塊接收拔到面板模塊發(fā)來澳的指令后，將速八度、角度數(shù)據(jù)經(jīng)敖計(jì)算轉(zhuǎn)換成為傲計(jì)數(shù)器矮的分頻值和計(jì)澳數(shù)器所需要記埃錄的脈沖數(shù)。參擺數(shù)轉(zhuǎn)換完成后，埃程序根據(jù)設(shè)定指敗令進(jìn)入相應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)按模式。癌當(dāng)各轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速達(dá)芭到或超過板時(shí)，為了使步熬進(jìn)電機(jī)在有外加澳負(fù)載及高速運(yùn)轉(zhuǎn)哎下不丟步，確保俺在高速啟動(dòng)或停案止時(shí)保持穩(wěn)定，疤程序?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)瓣的高速啟動(dòng)和停搬止進(jìn)行了加減速胺控制。程序采用襖勻加減速方法。絆由式()可知案，分頻值是角胺速度板拔的反比例函數(shù)，凹設(shè)定瓣安為奧加速過程的初始斑速度和減速過程埃的最

13、終速度，并傲設(shè)定加減速過程暗中每隔八速度差值笆芭，所叭以有：扒(f搬0)/1背(f八0)/2(阿f0)/2半1N1/2版靶斑(f傲1)/i(矮f0)/i皚1N1/i哀即每經(jīng)過白延時(shí)循環(huán)送給胺定時(shí)器盎的分頻值疤就是將傲懊對應(yīng)傲的分頻值除昂以當(dāng)前的循環(huán)次盎數(shù)得到的。程序愛將每一步加減速埃送入的搬值保存到起捌始地址為案的內(nèi)存單元礙中，制成分頻值辦的數(shù)表。在稗加速過程中，依岸次將分頻值邦送入計(jì)埃數(shù)器中，一直藹到從數(shù)表中讀入白的分頻數(shù)不大于瓣設(shè)定速度對應(yīng)的頒分頻值叭，并將捌作為最終分頻值暗為止。減速過程癌則與加速過程相啊反。拔摘要：按介紹了三軸慣性爸陀螺測試轉(zhuǎn)臺的吧工作方式及其控稗制系統(tǒng)的功能，邦研究了

14、以稗單片機(jī)為系統(tǒng)半控制核心的轉(zhuǎn)臺笆控制器的硬件及半軟件設(shè)計(jì)問題，拔提出了采用絆單片機(jī)及隘 八定時(shí)計(jì)數(shù)艾器對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)襖行開環(huán)位置及速礙度控制的解決方案案。 按皚 胺關(guān)鍵詞：襖陀螺測試轉(zhuǎn)臺 骯單片機(jī) 步進(jìn)電扳機(jī) 運(yùn)動(dòng)控制礙導(dǎo)航系統(tǒng)是飛行哎器的重要組成部阿分。爸慣性陀螺儀表普熬遍應(yīng)用于各種類芭型的飛行器的導(dǎo)敗航系統(tǒng)中，它反骯映了飛行器的飛佰行姿態(tài)以及其它伴重要導(dǎo)航信息，耙保證了人為或自盎動(dòng)駕駛儀對飛行巴器進(jìn)行控制的安安全性與準(zhǔn)確性。吧為了確保慣性陀版螺儀表工作的可扮靠性，需要對儀昂表進(jìn)行定期的校絆驗(yàn)，用測試轉(zhuǎn)臺傲測試陀螺儀表是耙比較常用的方法板。某機(jī)場所使用搬的測試轉(zhuǎn)臺大部佰分存在老化嚴(yán)重挨以及功

15、能單一的背問題，尤其是部壩分轉(zhuǎn)臺還是老式笆的手動(dòng)轉(zhuǎn)臺，很辦難保證校準(zhǔn)精度唉，所以需要研制扳新型數(shù)字化的低柏成本的高精度陀爸螺測試轉(zhuǎn)臺及其芭控制系統(tǒng)。扒 陀螺測試轉(zhuǎn)頒臺及其控制系統(tǒng)白介紹跋陀螺測試轉(zhuǎn)臺主白要由高精度轉(zhuǎn)臺瓣及其控制系統(tǒng)組安成。三軸轉(zhuǎn)臺由拔襖軸轉(zhuǎn)臺、稗伴軸轉(zhuǎn)臺、叭扮軸轉(zhuǎn)臺三個(gè)子系熬統(tǒng)組成，分別實(shí)愛現(xiàn)三個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)扒。各子系統(tǒng)由臺巴體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、半轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)以及執(zhí)百行機(jī)構(gòu)組成。選拜用步進(jìn)電機(jī)作為擺各子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝敖置，經(jīng)蝸輪蝸桿耙及齒輪減速后輸愛出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)拜臺的三個(gè)子系統(tǒng)霸中，昂拌軸轉(zhuǎn)臺固定在哀凹軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)盤上拌，阿跋軸轉(zhuǎn)臺固定在襖吧軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)盤上邦。將被測試陀螺頒儀表固定于礙把軸轉(zhuǎn)臺的

16、轉(zhuǎn)盤上班，按測試要求控白制轉(zhuǎn)臺各軸進(jìn)行挨旋轉(zhuǎn)，模擬飛機(jī)半飛行中的各種姿稗態(tài)，陀螺儀表則骯輸出相應(yīng)的姿態(tài)啊信息，比較轉(zhuǎn)臺邦的姿態(tài)與儀表的吧輸出即可校對儀艾表偏差。藹各子系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)皚由其控制器控制哀?？刂破鞯闹饕晒δ苁墙邮詹僮靼藛T的控制指令搬，對控制面板輸熬入的控制參數(shù)進(jìn)靶行計(jì)算或轉(zhuǎn)換，爸變?yōu)椴竭M(jìn)電機(jī)的皚運(yùn)轉(zhuǎn)控制信號，瓣輸出到測試轉(zhuǎn)臺昂；轉(zhuǎn)臺在控制器拔的控制下可工作礙在速度、轉(zhuǎn)角、矮自動(dòng)等俺模式；轉(zhuǎn)臺控制盎器能夠與上位計(jì)鞍算機(jī)進(jìn)行串行通按訊，并執(zhí)行上位傲計(jì)算機(jī)的控制指吧令。轉(zhuǎn)臺與控制斑器之間通過航空矮插頭連接起來，捌其傳輸?shù)男盘柊牙ú竭M(jìn)電機(jī)的驅(qū)愛動(dòng)信號和慣性陀襖螺儀的反饋信號靶。吧 轉(zhuǎn)臺控制

17、系半統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)扮轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)主巴要由面板控制模爸塊、控制面板及埃液晶顯示屏、各翱子系統(tǒng)軸控模塊皚、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)挨器和機(jī)箱、電源拔等組成，圖為俺系統(tǒng)硬件組成示邦意圖。面板控制阿模塊和各子系統(tǒng)般軸控模塊均采用胺 按單扳片機(jī)作為控制核耙心。液晶屏采用斑 暗公司生疤產(chǎn)的隘液晶顯示屏伴及其控制電路，哀其顯示具挨有字符和圖形顯礙示特區(qū)，通過字跋符發(fā)生器不僅可胺以調(diào)用固化的癌種點(diǎn)陣字符鞍，還可以擴(kuò)展其安它需要的字符。巴步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器隘采用辦公司的襖兩相步爸進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。斑 控制面拔板的管理疤面板控制模塊選扮用四片阿通用擴(kuò)展并口作礙為單片機(jī)與各子壩系統(tǒng)軸模塊和面昂板按鍵、指示燈氨之間的接口。單半片機(jī)的口作疤

18、為數(shù)據(jù)傳輸端口翱，口作為各暗的片選藹及端口選擇地址扒。與各子系統(tǒng)軸骯模塊通訊的三片搬的口辦和口分別作為半數(shù)據(jù)的發(fā)送口和扮接收口，口提胺供握手信號。疤單笆片機(jī)的串口通過叭霸 氨電平轉(zhuǎn)換電路熬與上位計(jì)算機(jī)的瓣串口連接。拔 挨 面板模塊與軸熬控模塊的通信稗面板模塊與軸控澳模塊之間通過兩氨片完成佰運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)和狀態(tài)安信息的傳遞。圖爸所示為軸控模稗塊與面皚板模塊靶的接口電路示意稗圖。電路中使用疤了觸發(fā)器八，通癌過發(fā)送、查詢、哀接收、置位等方挨式，控制數(shù)據(jù)在半兩片之?dāng)￠g傳輸。觸發(fā)器鞍的輸出信號安作為面板模塊胺向軸控按模塊傳般送數(shù)據(jù)的狀態(tài)標(biāo)懊志位，當(dāng)為按“”時(shí)表示面隘板模塊所要傳送壩的數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備澳好，為“”時(shí)

19、隘表示數(shù)據(jù)已被軸百控模塊接收或數(shù)拔據(jù)未到達(dá)狀態(tài)。艾觸發(fā)器由面板皚模塊的白和軸控模塊辦的奧共同控制，由面叭板的盎和軸控模塊壩的查埃詢的狀態(tài)。澳同理，觸發(fā)器柏控制由軸控模塊安發(fā)送到安面板模塊愛的數(shù)據(jù)，襖的輸出值表示數(shù)凹據(jù)傳送的狀態(tài)。隘 捌 步進(jìn)電機(jī)脈沖捌產(chǎn)生及控制電路笆系統(tǒng)采用懊定時(shí)計(jì)數(shù)器背產(chǎn)生控制步進(jìn)電搬機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方波脈頒沖，并對輸出脈襖沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。將澳的計(jì)數(shù)敖器設(shè)定在方波藹發(fā)生器工作方式俺，計(jì)數(shù)器設(shè)定挨在計(jì)數(shù)器方式。襖圖為用熬分頻產(chǎn)生控制巴脈沖的原理圖。挨由敗內(nèi)部定時(shí)計(jì)癌數(shù)器產(chǎn)生的方奧波脈沖送入昂計(jì)數(shù)器進(jìn)礙行分頻并輸出控盎制脈沖。計(jì)數(shù)器板對輸出的脈沖唉進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)脈邦沖數(shù)與計(jì)數(shù)器埃的計(jì)數(shù)值相等時(shí)

20、澳傲計(jì)數(shù)器的輸出稗端產(chǎn)生電平變化襖，并被耙的絆口監(jiān)測查詢。敖當(dāng)疤的晶體振蕩頻礙率為般時(shí)，通過調(diào)節(jié)其凹和澳的襖值可使其定時(shí)扮計(jì)數(shù)器產(chǎn)生扳俺的方波脈沖。奧通過對絆計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)熬寄存器寫入分頻佰值，使其輸出艾相應(yīng)頻率的方波礙脈沖八埃來控制步進(jìn)電機(jī)案的轉(zhuǎn)速，計(jì)數(shù)器般通過記錄計(jì)數(shù)昂器輸出的脈沖板數(shù)量來控制電機(jī)哎的轉(zhuǎn)角。步進(jìn)電辦機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速由熬下式?jīng)Q定：百矮暗扮fo/N(度安秒)敖吧(吧)斑柏步距角胺芭360/(叭200im唉)（度脈沖皚）癌骯(敗)癌稗式中，步進(jìn)電機(jī)胺旋轉(zhuǎn)一周的步數(shù)案為；骯為轉(zhuǎn)臺傳動(dòng)機(jī)礙構(gòu)減速比；叭為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)擺動(dòng)器細(xì)分?jǐn)?shù)；阿為輸入盎的脈沖源頻挨率；凹為分頻數(shù)，即耙寫入計(jì)背數(shù)器的值。安表

21、1 各軸分頻跋值N的設(shè)定板轉(zhuǎn) 軸瓣轉(zhuǎn)速范圍/s矮i笆m拜(度/脈沖)藹分頻數(shù)N俺高速（fo=6哎MHz）埃低速(=10k壩Hz)瓣軸版0.0150扳20佰50澳0.0018胺216635哎29斑112180阿0白軸笆0.055敖480拔50愛0.00007百5礙909000耙-藹軸昂0.055壩280辦50敗0.00012邦857岸154154按28俺-翱各子系統(tǒng)寫入扮計(jì)數(shù)器熬的分頻值如表岸所示。由于對阿計(jì)數(shù)器寫瓣入的分頻值只能案為正整數(shù)，而通胺過計(jì)算得出的分霸頻值不一定為懊正整數(shù)，因此要斑對輸入頒計(jì)數(shù)器的分頻扮值進(jìn)行四舍五入唉。產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)脈搬沖頻率大小具有霸舍入誤差，其大八小不超過：凹(1/

22、2)/阿N 按矮(胺)笆癌三軸的最小分頻伴值（般百軸），轉(zhuǎn)速最大耙誤差為鞍。扮 轉(zhuǎn)臺控制系矮統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)爸面板模塊敗軟件的設(shè)計(jì)愛面板模塊程序流懊程圖如圖所示把。案上電開始后，軟吧件首先對皚的內(nèi)部叭寄存器、液晶顯柏示屏以及白并口進(jìn)行初始鞍化。程序用一個(gè)矮字節(jié)作為系統(tǒng)工辦作狀態(tài)寄存器，拜寄存器中各標(biāo)志捌位分別記錄串口班以及面板的鎖定阿及解鎖情況以及板各運(yùn)轉(zhuǎn)軸的當(dāng)前矮運(yùn)轉(zhuǎn)方向和高低頒速狀態(tài)。液晶顯吧示初始化設(shè)定般的顯示邊界襖及范圍，以及清襖空液晶顯示模塊白顯存。串行通訊傲的波特率定為疤敗。版面板初始化完成暗后，軟件將同時(shí)疤檢測面板各按鍵鞍信號并等待串口瓣的中斷信號，當(dāng)背檢測到一種信號哎后，將另一種信

23、安號屏蔽。在“巴扒軸（或捌靶軸、八壩軸）”鍵按下后扳，系統(tǒng)鎖定在面俺板工作方式，并辦關(guān)閉串口中斷。哀進(jìn)入面板工作方藹式后，軟件按流挨程執(zhí)行轉(zhuǎn)軸選擇罷、模式設(shè)定、參愛數(shù)設(shè)定、運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)哎行等功能。控制氨面板按鍵包括瓣邦、絆哀、按搬軸選擇鍵，運(yùn)轉(zhuǎn)隘模式選擇鍵，數(shù)扒字鍵，確定、停扮止鍵以及手動(dòng)控襖制鍵。讀取控制耙面板按鍵信號后懊，將選取的運(yùn)轉(zhuǎn)矮軸、運(yùn)轉(zhuǎn)模式以背及設(shè)定的速度角鞍度等參數(shù)記錄于絆指定的寄存器中百。待軟件檢測到暗“運(yùn)行”鍵按下按后，將數(shù)據(jù)送入八與相應(yīng)軸通訊的翱寄存器笆中，并將該昂的位置板高，通知軸控模阿塊讀取。盎面板控制模塊與霸上位計(jì)算機(jī)之間案制定了串行通訊傲協(xié)議。串行通訊辦指令采用案碼的形式

24、，斑上位計(jì)算機(jī)指令罷和控制器返回信佰息都以“”字挨符開頭。面板模邦塊檢測到串口接阿收到字符“”阿時(shí)，則認(rèn)為上位暗計(jì)算機(jī)開始發(fā)送白信息，信息以回啊車符結(jié)束?！鞍贰焙竺媸寝D(zhuǎn)軸標(biāo)頒識符，用“”背或“”或“靶”表示，分別對拌應(yīng)挨癌、頒爸、靶唉三個(gè)轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸捌標(biāo)識符后依次為愛速度、轉(zhuǎn)角、時(shí)跋間的盎碼表示值。程序拌將接收到的上位瓣控制指令中的瓣碼參數(shù)耙值轉(zhuǎn)換為軸控模懊塊可識別的十六搬進(jìn)制參數(shù)值，并耙發(fā)送到相應(yīng)的軸柏控模塊。扮 軸控模骯塊軟件的設(shè)計(jì)吧子系統(tǒng)軸控模塊頒程序流程圖如圖案所示。程序開伴始后先初始化伴各拌口和各熬計(jì)數(shù)器的工作方佰式。軟件通過查搬詢的凹口，檢測是否般得到了由面板模扮塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)霸。軸

25、控模塊接收霸到面板模塊發(fā)來礙的指令后，將速扳度、角度數(shù)據(jù)經(jīng)艾計(jì)算轉(zhuǎn)換成為熬計(jì)數(shù)器把的分頻值和計(jì)扒數(shù)器所需要記啊錄的脈沖數(shù)。參案數(shù)轉(zhuǎn)換完成后，阿程序根據(jù)設(shè)定指鞍令進(jìn)入相應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)擺模式。邦當(dāng)各轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速達(dá)襖到或超過絆時(shí)，為了使步伴進(jìn)電機(jī)在有外加扒負(fù)載及高速運(yùn)轉(zhuǎn)唉下不丟步，確保癌在高速啟動(dòng)或停傲止時(shí)保持穩(wěn)定，矮程序?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)啊的高速啟動(dòng)和停拔止進(jìn)行了加減速安控制。程序采用般勻加減速方法。壩由式()可知傲，分頻值是角拜速度爸柏的反比例函數(shù)，暗設(shè)定罷暗為百加速過程的初始靶速度和減速過程百的最終速度，并芭設(shè)定加減速過程疤中每隔暗速度差值霸拜，所白以有：扮(f搬0)/1百(f昂0)/2(斑f0)/2愛1N1/2

26、藹辦哎(f澳1)/i(敖f0)/i跋1N1/i笆即每經(jīng)過澳延時(shí)循環(huán)送給挨定時(shí)器敖的分頻值伴就是將皚拜對應(yīng)澳的分頻值除擺以當(dāng)前的循環(huán)次鞍數(shù)得到的。程序敗將每一步加減速疤送入的哎值保存到起鞍始地址為疤的內(nèi)存單元敖中，制成分頻值疤的數(shù)表。在吧加速過程中，依岸次將分頻值唉送入計(jì)哀數(shù)器中，一直岸到從數(shù)表中讀入扒的分頻數(shù)不大于靶設(shè)定速度對應(yīng)的哎分頻值癌，并將哀作為最終分頻值隘為止。減速過程壩則與加速過程相半反。頒 性能指標(biāo)及按結(jié)論矮表列出了控制氨器控制轉(zhuǎn)臺運(yùn)轉(zhuǎn)般的模式及技術(shù)指佰標(biāo)。經(jīng)過調(diào)試運(yùn)挨行，測試轉(zhuǎn)臺能巴夠在規(guī)定模式下柏按要求運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)隘臺控制器交互性邦良好，每次輸入傲指令前液晶屏上鞍都有信息提示相安應(yīng)

27、操作。各軸子頒系統(tǒng)在高速下經(jīng)白加減速后均運(yùn)轉(zhuǎn)搬平穩(wěn)，無丟步現(xiàn)笆象。同時(shí)，能夠伴利用上位計(jì)算機(jī)傲的圖形界面設(shè)定敖運(yùn)轉(zhuǎn)指令參數(shù)，稗并通過串口發(fā)送岸指令給轉(zhuǎn)臺控制扮器，控制轉(zhuǎn)臺運(yùn)扳轉(zhuǎn)。以單片擺機(jī)為控制核心的百三軸慣性陀螺測伴試轉(zhuǎn)臺及其控制敖系統(tǒng)的研制，不頒僅使測試設(shè)備成翱本降低，而且在背測試功能、測試瓣指標(biāo)及測試精度稗上均滿足了儀表隘校驗(yàn)的要求。辦表2 控制器控矮制功能及指標(biāo)巴功 能耙說 伴明板指 標(biāo)哎速度模式吧控制轉(zhuǎn)臺各軸按頒指定的速度和時(shí)辦間段運(yùn)轉(zhuǎn)癌軸子系統(tǒng)：0矮.01/s耙50/s翱軸子系統(tǒng)：0扮.01/s皚5/s氨軸子系統(tǒng)：0笆.01/s罷5/s巴位置模式敖控制轉(zhuǎn)臺軸按指叭定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)某熬一角度靶各子系統(tǒng)轉(zhuǎn)角苗敖：0.01奧999扒自動(dòng)模式安設(shè)定轉(zhuǎn)臺各軸運(yùn)捌轉(zhuǎn)的速