基于PSoC的陀螺组合测试技术的研究

论文摘要

论文的研究内容是基于PSoC （Programmable System on Chip,可编程片上系统）的陀螺组合测试系统的设计。该系统主要是用于对陀螺组合输出信号的数据采集、数据显示和数据处理。针对目前陀螺测试系统设备复杂、外围电路繁多、测试范围窄、精度低等问题,本文研究了基于PSoC的陀螺组合测试系统。此系统简单小巧,没有复杂的外围电路,同时利用PSoC芯片的模数混合性和可动态重构性,既实现了对光纤陀螺的测试,又实现了对压电陀螺的测试。论文首先对PSoC芯片进行了简介,同时阐述了光纤陀螺和压电陀螺的工作原理和主要性能指标；然后,制定了系统的整体方案,系统主要由数据采集、串口通信和上位机软件设计三部分构成,并对这三部分的设计进行了详细介绍；最后,对本系统进行了测试并结合实验数据对误差进行了分析。首先,在数据采集系统中,以PSoC芯片CY8C29666-24PVXI为核心,对光纤陀螺组合和压电陀螺组合的输出信号进行了5ms一次的高精度采集。其中,对光纤陀螺组合输出信号的采集是运用无缝轮询计数法实现的；然后,在串口通信系统中,对PSoC芯片内部的串行通信模块UART进行配置,并运用C语言调用该模块的API函数,完成了串口驱动程序的编写；最后,在测试计算机中,用VB6.0并结合串口驱动程序,在上位机界面实现了数据的每1s实时显示和5ms及1s的tex文本存储,并通过VB调用Matlab,完成数据的处理。论文所设计的测试系统,能够对具有6路脉冲输出信号的光纤陀螺组合和3路直流电压输出信号的压电陀螺组合进行测试。由实验结果可知,本测试系统的测试范围和精度满足了测试要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 陀螺组合概述
• 1.1.1 光纤陀螺概述
• 1.1.2 压电陀螺概述
• 1.2 陀螺测试技术概述
• 1.3 研究背景及意义
• 1.4 主要研究工作
• 1.5 论文结构安排
• 2 PSoC及陀螺组合工作原理介绍
• 2.1 PSoC介绍
• 2.1.1 PSoC的发展
• 2.1.2 PSoC的基本结构
• 2.1.3 PSoC的特点
• 2.2 陀螺组合工作原理介绍
• 2.2.1 光纤陀螺仪工作原理
• 2.2.2 压电陀螺仪工作原理
• 2.2.3 陀螺仪主要性能指标
• 2.3 本章小结
• 3 系统整体方案设计
• 3.1 系统工作框图
• 3.2 数据采集系统方案设计
• 3.2.1 光纤陀螺组合数据采集系统设计
• 3.2.2 压电陀螺组合数据采集系统设计
• 3.3 串口通信方案设计
• 3.4 上位机软件方案设计
• 3.5 本章介绍
• 4 数据采集系统硬件设计
• 4.1 PSoC设计开发流程
• 4.2 PSoC设计需求规划
• 4.2.1 光纤陀螺组合数据采集系统所需应用模块分析
• 4.2.2 压电陀螺组合数据采集系统所需应用模块分析
• 4.3 PSoC芯片选型
• 4.4 光纤陀螺组合数据采集系统硬件设计
• 4.4.1 系统硬件结构
• 4.4.2 全局资源设计
• 4.4.3 用户模块设计
• 4.4.4 用户模块线路互联
• 4.4.5 管脚配置
• 4.5 压电陀螺组合数据采集系统硬件设计
• 4.5.1 系统硬件结构
• 4.5.2 全局资源设计
• 4.5.3 用户模块设计
• 4.5.4 用户模块线路互联
• 4.5.5 管脚配置
• 4.6 系统外围电路设计
• 4.6.1 电源模块设计
• 4.6.2 光电耦合电路设计
• 4.6.3 信号调理电路设计
• 4.6.4 采样保持电路设计
• 4.6.5 复位电路设计
• 4.6.6 下载烧写接口设计
• 4.7 本章介绍
• 5 数据采集系统软件设计
• 5.1 PSoC软件开发环境
• 5.2 PSoC软件设计流程
• 5.3 光纤陀螺组合数据采集系统软件设计
• 5.3.1 主程序设计
• 5.3.2 中断服务程序设计
• 5.3.3 数据存储程序设计
• 5.4 压电陀螺组合数据采集系统软件设计
• 5.5 本章小结
• 6 串口通信
• 6.1 RS-232-C概述
• 6.1.1 RS-232-C接口概述
• 6.1.2 RS-232-C协议标准
• 6.1.3 RS-232-C串口通信接线方法
• 6.2 串口硬件设计
• 6.2.1 UART用户模块介绍
• 6.2.2 MAX232芯片介绍
• 6.2.3 RS-232-C接口电路设计
• 6.3 串口驱动程序设计
• 6.4 本章小结
• 7 上位机软件设计和系统调试
• 7.1 上位机软件设计
• 7.1.1 VB界面设计
• 7.1.2 串口通信软件设计
• 7.1.3 陀螺性能测试
• 7.2 系统调试
• 7.2.1 下位机数据采集系统调试
• 7.2.2 上位机软件调试
• 7.3 实验结果分析
• 7.4 本章小结
• 8 结论
• 8.1 总结
• 8.2 结论
• 8.3 下一步工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢