陀螺儀是一種敏感角速率或角位移的傳感器 由陀螺儀組成的慣性系統(tǒng)具有自主隱蔽實(shí)時(shí)等特點(diǎn)因此在包括衛(wèi)星的現(xiàn)代航天領(lǐng)域中成為不可缺少的重要組成部分根據(jù)我國十五預(yù)研及后續(xù)衛(wèi)星控制系統(tǒng)高精度長壽命和高可靠性的發(fā)展目標(biāo) 上海航天812 所提出了研制多陀螺智能測量裝置的任務(wù)以便研究精度更高壽命更長的衛(wèi)星姿態(tài)測量敏感器

　　為了實(shí)現(xiàn)長壽命和高可靠性的要求 姿態(tài)測量用慣性組合由3 個(gè)動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組成按需要控制和切換3 個(gè)陀螺儀的工作狀態(tài)為了提高陀螺儀的精度需要對(duì)陀螺內(nèi)部溫度進(jìn)行測量用于溫控或?qū)ν勇轀囟绕七M(jìn)行補(bǔ)償因此本文的任務(wù)就是針對(duì)一個(gè)由3 個(gè)動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組成的慣性組合完成其脈沖計(jì)數(shù)溫度測量數(shù)據(jù)處理信號(hào)控制通信等功能

　　由此可見 本文可歸結(jié)為對(duì)一個(gè)電子系統(tǒng)的研制經(jīng)過任務(wù)綜合根據(jù)要求的系統(tǒng)功能及技術(shù)指標(biāo)所研制的多陀螺智能測量裝置主要由以下部分組成

　　1. CPU 部分使用16 位單片機(jī)負(fù)責(zé)電路的邏輯控制完成陀螺儀的信號(hào)處理與控制以及與星載計(jì)算機(jī)的通訊等工作

　　2. 脈沖計(jì)數(shù)及外圍電路使用現(xiàn)場可編程門陣列器件FPGA 完成脈沖計(jì)數(shù)狀態(tài)信號(hào)和控制信號(hào)的輸入輸出以及地址編碼等工作

　　3. 陀螺內(nèi)部溫度測量用電橋法或外加恒流源的方法通過測量熱敏電阻的阻值來獲得陀螺的溫度

　　本文的研究工作主要是進(jìn)行多陀螺智能測量裝置的設(shè)計(jì) 研制和系統(tǒng)調(diào)試在設(shè)計(jì)中采用了 16 位單片機(jī)與FPGA 組合技術(shù)充分利用16 位單片機(jī)豐富的寄存器結(jié)構(gòu)和高效率的指令系統(tǒng)FPGA 設(shè)計(jì)中用硬件描述語言VHDL 編寫程序采用自頂向下的設(shè)計(jì)思想和層次化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)目標(biāo)的邏輯行為進(jìn)行描述集成了大部分邏輯電路包括6 路16 位可逆脈沖計(jì)數(shù)電路譯碼電路單片機(jī)輸入輸出的擴(kuò)展接口等功能此外根據(jù)陀螺測溫精度高范圍大的要求研制了分檔電橋測量電路研究了一種簡單可行的多檔電橋電路標(biāo)校方法有效解決了檔位交叉和非線性問題為了便于系統(tǒng)調(diào)試還設(shè)計(jì)開發(fā)了一套可視化應(yīng)用軟件以模擬陀螺輸出參數(shù)直觀顯示試驗(yàn)狀態(tài)和結(jié)果多陀螺智能測量裝置業(yè)已研制完成 經(jīng)多次重復(fù)模擬測試裝置的性能滿足設(shè)計(jì)要求