毕业设计中期报告-数字式电子罗盘设计.doc

中 北 大 学毕业设计中期报告学 生 姓 名：学 号：学 院：计算机与控制工程学科管理部：控制工程学科专 业： 电气工程及其自动化设 计 题 目： 数字式电子罗盘设计指导教师: 2015 年 5 月 15 日毕业设计中期报告学校中北大学专业电气工程及其自动化学生姓名 班级11050442 学号 63设计题目 数字式电子罗盘设计本人在该设计中具体应完成的工作1. 对数字式电子罗盘全面的了解熟悉，掌握其各模块的工作原理，确定开题。2. 确定设计方案，画出原理结构框图，然后PCB板的制作，元器件的焊接。3. 数字式电子罗盘的软件设计及程序设计4. 电子罗盘设计完成后的参数确定、误差分析及计算1、 简述毕业设计开始以来所做的具体工作和取得的进展（要详细内容）我的毕业设计在老师的指导下，从选题开始，经过收集资料、编制提纲、完成开题报告等过程。a. 阶段性成果：1. 通过查阅有关资料和文献对设计的主要内容有了一个系统的了解2. 对整体思路有初步的方案，顺利完成开题报告3. 对系统控制大体框架初步完成，电路图正在逐步绘制b.设计部分 1.整体方案基于现状，本文我们采用磁阻传感器来设计电子磁罗盘。设计电子磁罗盘的基本思路：首先考虑到三轴磁阻传感器和加速度计的一些特性，我们采用HMC5883L三轴磁阻传感器7进行地球磁场矢量测量，加速度计ADXl202敏感地球重力场中测量载体的姿态，然后通过姿态坐标变换将磁阻传感器沿载体坐标的测量信号变换到地平坐标系。其次我们将磁阻传感器的输出电压信号进行放大，之后送到AD转换器进行模数转换。在微处理器中进行实时姿态计算、坐标变换，系统误差补偿，得到载 体的姿态参数，将它们通过串口在上位机实时输出。最后在微处理器中进行实时姿态计算、坐标变换,系统误差补偿，得到载体的姿态参数，将它们通过串口在上位机实时输出。2.传感器模块本系统所用的磁阻传感器是HMC5883L三轴磁阻传感器，可测量X，Y，Z轴的磁场分量。其磁场测量范围是8G，分辨率可达2mG。传感器尺寸小精度高功耗低，而且内置自测试电路，方便量产测试，无需增加额外昂贵的测试设备。加速计采用了可提供模拟电压输出的小量程、小尺寸、低功耗的两/三轴加速度计，测量范围 是2g。因为传感器本身自带了信号调理电路，所以不需要外路，可以直接接入AD转换器。HMC5883L引脚图三轴磁阻传感器电路加速度计内部结构3. A/D转换模块 ADS1256 是一款高分辨率、低噪声的24 位- A/ D 转换器, 支持8 路单端信号输入满足6 路信号的采集要求。下图为ADS1256内部结构图：ADS1256内部结构图 ADS1256外围电路如下图所示，串行时钟SCLK作为时钟信号控制从DIN和DOUT荆楚ADS1256的数据，SCLK要尽可能的干净以防止数据转移过程中偶然的漂移。DIN数据是在SCLP下降沿到来时输出ADS1256.DRDY作为一个状态信号表示数据已经转换完成，准备好被读取。当用读取数据命令RDATA或连续读取数据命令RDATAC将24位数据都读取完成，DRDY将重新变成高电平。ADS1256外围电路4.MCU模块 AT89C2051主要特点是采用Flash存储器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容。AT89C2051片内含有2K字节的Flash程序存储器，128字节的片内RAM。允许工作的时钟为024MHz。AT89C2051不允许构造外部总线来扩充程序/数据存储器，所以它不需要ALE、PSEN、RA、WR一类的引脚。AT89C2051共有20个引脚，它只继承了8031最重要的引脚，体积小巧。具体的引脚图下。AT89C2051引脚图 内部震荡电路 外部时钟驱动电路 MCU模块作为整个设计的核心部分, 微处理器负责对传感器采集的信号进行实时处理, 通过姿态矩阵和误差校正, 可以得到载体的姿态参数。但其计算量较大, 普通的单片机不能满足使用要求, 必须选用TMS320VC5402 芯片作为微处理器 。TMS320VC5402 是一款性价比极高的16bit 定点数字信号处理器, 最高工作频率可达100MHz , 提供了两个高速、双向、多通道带缓冲的串行接口, 即MCBSP0 和MCBSP1 。本系统把McBSP0 配置为通用的I/ O 口与ADS1256 进行通信, 输入的信号经过DSP 处理完毕后通过MCBSP1 送到上位机。液晶模块电路2、 目前存在问题，下一步的主要研究任务，具体设想与安排（要详细内容） 在研究数字式电子罗盘设计的过程中，可引用的资料，数据很少，前期进展的很慢。多次与老师沟通才顺利完成报告。目前还存在以下问题：a. 对各模块工作原理还不是很熟悉，还需进一步了解学习b. 对载体坐标系和地磁坐标系的换算有些模糊，矩阵计算有待加强c. 对于MCU模块，软件程序的编写有些困难 下一步计划a. 针对以上