基于MSP430的車體自動調(diào)平系統(tǒng)

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　　目前，調(diào)平技術(shù)都已逐步成熟，但隨著武器機(jī)動性要求的不斷提高，也相應(yīng)提高了對調(diào)平時間和調(diào)平精度的要求，與之相適應(yīng)的自動控制調(diào)平技術(shù)也不斷發(fā)展。自動調(diào)平系統(tǒng)的發(fā)展方向主要是：

　　(1)精確性：系統(tǒng)的精確性主要取決于傾角傳感器的分辨率。隨著新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝和新技術(shù)在高精度傾角傳感器中的應(yīng)用，傾角傳感器的性能大幅度地提高了，傾角傳感器正從傳統(tǒng)的液體擺、氣體擺原理向伺服加速度及力平衡、重力擺原理發(fā)展，傾角傳感器的分辨率已達(dá)到0.001度或更高。

　　(2)穩(wěn)定性：為了適應(yīng)現(xiàn)代武器高機(jī)動性和快速反應(yīng)能力的需求，要求車載平臺有更高的穩(wěn)定性，采用機(jī)電伺服系統(tǒng)代替電液伺服系統(tǒng)，加上單片機(jī)系統(tǒng)可靠性與抗干擾技術(shù)的不斷發(fā)展，奠定了單片機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作的基礎(chǔ)。尤其是計(jì)算機(jī)與傳感器技術(shù)的發(fā)展，使高穩(wěn)定性的調(diào)平系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。

　　(3)快速性：目前，傾角傳感器的響應(yīng)速度已顯著提高，新型傾角傳感器響應(yīng)時間達(dá)到了5毫秒，響應(yīng)速度為200次/秒，再加上在系統(tǒng)中應(yīng)用先進(jìn)控制算法，都使得調(diào)平系統(tǒng)的調(diào)平時間大大縮短了，也就提高了武器系統(tǒng)的快速性。

　　(4)可操作性：在自動調(diào)平系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有人機(jī)交互顯示面板，通過其圖形界面顯示系統(tǒng)的狀態(tài)及各種實(shí)時參數(shù)，并根據(jù)工作需要對系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。面板設(shè)置有多個功能鍵，可根據(jù)需要自由定義，實(shí)現(xiàn)調(diào)平系統(tǒng)的各種操作。這些都將使系統(tǒng)的可操作性得到大大提高。

　　車體調(diào)平裝置總體設(shè)計(jì)

　　火箭炮車體調(diào)平裝置總體設(shè)計(jì)包括：傾角傳感器的選型、數(shù)據(jù)處理與無線數(shù)傳電路設(shè)計(jì)。車體調(diào)平裝置機(jī)殼采用鋁合金整體加工，內(nèi)置傾角傳感器、電路板、電池和無線發(fā)射模塊等，水平檢查座與機(jī)殼由螺釘固連，采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，表面光潔度和水平度優(yōu)于水準(zhǔn)儀標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)射機(jī)天線位于機(jī)殼的上方，使用時旋擰上，裝箱時可以折疊放倒或旋擰下。車體調(diào)平裝置控制原理如圖1所示。

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　　圖1 車體調(diào)平裝置控制原理圖

　　傾角傳感器及傳感器包數(shù)據(jù)輸出格式

　　傾角傳感器選型

　　傾角傳感器用于感應(yīng)火箭炮車體的縱橫向傾斜度，基本技術(shù)要求：①精度高于±0.012°;②使用環(huán)境溫度為﹣40℃~﹢55℃。根據(jù)這些要求，選用北京星網(wǎng)宇達(dá)科技公司的TW-TS1110傾角傳感器。該傳感器內(nèi)部采用高速數(shù)字處理器，對多維重力加速度信息進(jìn)行處理與姿態(tài)角解算，并采用角度數(shù)字輸出模式，輸出速度為5Hz，測量范圍為±15°。測量精度：當(dāng)傾角≤±5°時，精度為±0.005°;當(dāng)傾角≤±15°時，精度為±0.01°;當(dāng)傾角≤±30°時，精度為±0.035°。傳感器利用光刻電阻技術(shù)補(bǔ)償非線性誤差，解決了傳統(tǒng)傾角傳感器只有在小范圍才能保證精度的現(xiàn)象，使得傾角傳感器在全測量范圍內(nèi)線性化，保持同一額定精度指標(biāo)。傳感器還采用啟動零位測試補(bǔ)償技術(shù)，具有快速穩(wěn)定輸出能力，單點(diǎn)重復(fù)性為0.0015°;采用動態(tài)數(shù)字濾波技術(shù)，輸出噪聲低，且具有較高的分辨率，分辨率為0.002°，傳感器內(nèi)部采用動態(tài)零位與標(biāo)度因數(shù)自校正技術(shù)。適合多種環(huán)境使用，使用環(huán)境溫度為﹣40℃~﹢55℃。

　　傳感器包數(shù)據(jù)輸出格式

　　1 發(fā)送數(shù)據(jù)格式定義

　?、貯SCII碼發(fā)送格式(單角度)：24 FF XX XX XX XX XX 0D 0A

　　說明——24：頭標(biāo)識$;FF：角度值的符號位(+2b/-2d);XX：ASCII碼角度值(30~39);0D 0A：角度發(fā)送字尾標(biāo)識符(換行，回車)。

　?、诙M(jìn)制碼發(fā)送格式(單角度)：AA XX XX CC

　　AA：角度發(fā)送字頭標(biāo)識符;XX：帶符號二進(jìn)制數(shù)。5度傾角標(biāo)度：6000bit/度;15度傾角標(biāo)度：2000bit/度;30度傾角標(biāo)度：1000bit/度;60度傾角標(biāo)度：500bit/度。

　　CC：校驗(yàn)碼;CC=數(shù)據(jù)字節(jié)1+數(shù)據(jù)字節(jié)2。

　　2 接受命令格式定義

　　讀角度命令格式如圖2所示。該命令僅在應(yīng)答工作模式下有效。每個傳感器都有固定ID字(FFFF)和用戶ID字(用戶可設(shè)定，初始為0000)，2個ID字都可讀角度。

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　　圖2 讀角度命令格式

　　數(shù)據(jù)處理與無線數(shù)傳電路設(shè)計(jì)

　　無線數(shù)傳系統(tǒng)是無線數(shù)字傳輸系統(tǒng)的簡稱，該系統(tǒng)以無線數(shù)傳模塊為平臺，在不影響裝備功能情況下，實(shí)現(xiàn)數(shù)字終端之間數(shù)字信息的無線傳輸。數(shù)據(jù)處理與無線數(shù)傳的主要任務(wù)是接收傾角傳感器的數(shù)據(jù)輸出，計(jì)算每個千斤頂相對車體水平面所要調(diào)整的角度，并通過無線數(shù)傳模塊傳輸給操縱指示器。