基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)變壓器—數(shù)字轉(zhuǎn)換器作為現(xiàn)代伺服系統(tǒng)中被廣泛使用的角位置測(cè)量系統(tǒng)，大量應(yīng)用于高精度及大中型數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人控制、工業(yè)控制、武器火力控制及慣性導(dǎo)航領(lǐng)域中。 傳統(tǒng)的角測(cè)量系統(tǒng)面臨的問(wèn)題有：體積、重量、功耗偏大，調(diào)試、誤差補(bǔ)償試驗(yàn)復(fù)雜，費(fèi)用較高。本文從微型化、智能化的方向進(jìn)行研究，是解決傳統(tǒng)角測(cè)量系統(tǒng)所面臨問(wèn)題的好途徑。 本文所研究的旋轉(zhuǎn)變壓器—數(shù)字轉(zhuǎn)換器是由信號(hào)調(diào)理模塊、系統(tǒng)芯片C8051F064和輸出控制模塊組成的。整個(gè)

2、系統(tǒng)的三路輸入信號(hào)為X=Asinθcosωt、Y=Acosθcosωt和Z=Ucosωt(基準(zhǔn)信號(hào))，輸出信號(hào)為偏轉(zhuǎn)角θ，輸出形式為16位數(shù)字量。信號(hào)調(diào)理模塊是由模擬電路組成的，包括信號(hào)輸入電路、相敏整流電路、濾波電路和直流穩(wěn)壓電源電路，其難點(diǎn)在于相敏整流電路的設(shè)計(jì)。信號(hào)調(diào)理模塊的主要功能是把輸入的交流信號(hào)X=Asinθcosωt、Y=Acosθcosωt轉(zhuǎn)變成直流信號(hào)Bsinθ和Bcosθ，并使輸出的直流信號(hào)在0～2.4V之間；系統(tǒng)芯

3、片C8051F064是CYGNAL公司近年來(lái)推出的一款功能齊全的完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型單片機(jī)。在本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，系統(tǒng)芯片的輸入信號(hào)為直流信號(hào)Bsinθ和Bcosθ，通過(guò)片內(nèi)自帶的2個(gè)16位A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換，并對(duì)轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，以減小由于外界干擾而產(chǎn)生的誤差，再用除法和反正切函數(shù)解算出偏轉(zhuǎn)角θ的16位數(shù)字量；輸出控制模塊主要完成的功能是通過(guò)UARTO向計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)發(fā)送由單片機(jī)計(jì)算出來(lái)的偏轉(zhuǎn)角度θ

4、的16位數(shù)字量，而串口的RS-232電平與單片機(jī)系統(tǒng)采用的是TTL電平之間的轉(zhuǎn)換所采用的轉(zhuǎn)換芯片是MC1488和MC1489。 本文還分析了該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因和誤差形成的過(guò)程，并將該過(guò)程描述為幾何上從圓到橢圓的變化過(guò)程。在最佳橢圓擬合的基礎(chǔ)上提出了一種誤差補(bǔ)償方法，該方法可以不需要基準(zhǔn)設(shè)備對(duì)系統(tǒng)中存在的各種誤差進(jìn)行自動(dòng)校正。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)變壓器—數(shù)字轉(zhuǎn)換器的硬件組成和軟件實(shí)現(xiàn)基本能夠較精確的完成上述的信號(hào)轉(zhuǎn)換和