【正文】 具有兩種保護(hù)，其分別為寫沖突保護(hù)和總線競(jìng)爭(zhēng)保護(hù)。當(dāng)工作在南通大學(xué)杏林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 主機(jī)方式下數(shù)據(jù)的最大傳輸速率 (位 /秒 )10Mb/s 可達(dá)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的一半 。 *通過編程可切換內(nèi)外時(shí)鐘 ,可以使用內(nèi)部時(shí)鐘 ,也可以使用外部時(shí)鐘。 *強(qiáng)大中斷系統(tǒng)的時(shí)刻由用戶擴(kuò)展的 ,支持 22 個(gè)中斷源（包括 SPI 接口產(chǎn)生的中斷）， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)。 *具有硬件 SPI 接口 ,可與 SD 卡的 SPI 總線方便地對(duì)接。 C8051F020 單片機(jī)作為測(cè)量系統(tǒng)的主控制器。 SD 卡的結(jié)構(gòu)如圖 所示 , SD 卡內(nèi)部除了卡接口控制器還有大量存儲(chǔ)單元、寄存器以及 SD 和 SPI 兩種模式的對(duì)外接口等。該通信模式的選擇對(duì)于主控制器來說是透明的 ,SD 卡會(huì)檢測(cè)其通信協(xié)議模式的復(fù)位命令 ,而當(dāng)通信模式選定后 ,在通電情況下系統(tǒng)是不能切換到另一種模式的。采用 SD 卡進(jìn)行中轉(zhuǎn)傳輸則是一種不錯(cuò)的方案。 目前 , SD 卡已大量用于數(shù)碼相機(jī)、 MP手機(jī)與大容量存儲(chǔ)設(shè)備中 。 為了便于運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)采集，要求大容量的存儲(chǔ)設(shè)備。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 3 腳： V0 是控制 顯示器 的 對(duì)比度調(diào)， 當(dāng)其腳 接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高 。 的 顯示內(nèi)容，可顯示所有大、小寫字和母數(shù)字 。這些數(shù)據(jù)字可以用軟件控制為左對(duì)齊或右對(duì)齊。其 A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)方式有 4 種：軟件命令、定時(shí)器 2 溢出、定時(shí)器 3溢出和外部命令信號(hào)輸入。 8 個(gè)外部輸入通道可被配置為 4 個(gè)一個(gè)差分輸入或 4 個(gè)兩單端輸入。對(duì)于 C8051F020 器件， ADC0 有其專用的 VREF0 輸入引腳；片內(nèi) 15ppm/176。 而每塊 INA128 放大增益數(shù)為； Gain=1+gk50R AD 轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì) C8051F020 具有一個(gè)片內(nèi) 12 位 ADC ，一個(gè)高達(dá) 9 個(gè)通道的輸入多路選擇開關(guān)和可編程增益放大器。圖 中 8 腳跨接的電阻就是用來調(diào)整放大倍率 , 7 腳需提供正負(fù)相等的工作電壓 , 3 腳輸入要放大的電壓，并從 6 腳輸出放大的電壓值。A 低靜態(tài)電流。 *具有很寬電源電壓范圍 177。 *擁有低溫度漂移最大 *偏置電流輸入很低 最大 5nA。 40V 電壓而無損壞的內(nèi)部輸入保護(hù) 措施。 通過使用外部電阻的改變可實(shí)現(xiàn)萬倍放大的任一增益選擇 INA128 提供了具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的增益等式。 加入復(fù)位電路無效， CPU加電后就會(huì)從隨機(jī)的狀態(tài)開始工作，從而系統(tǒng)就不能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在通電瞬間，電容可通過電阻充電，就導(dǎo)致了 RST端瞬間的高電平出現(xiàn)，只要保持此時(shí)間達(dá)到一定的長(zhǎng)，單片機(jī)就可以有效的復(fù)位。此時(shí) ALE、 PSEN、 P0、 P P P3的 I/O口都有高電平輸出。為了得到一個(gè)精確的內(nèi)部時(shí)鐘，可以在 XTAL1 和 XTAL2 之間接上一個(gè)晶體或陶瓷諧振器。 CIP51 內(nèi)核具有標(biāo)準(zhǔn) 8052 的全部的外設(shè)部件，包括 16 位的計(jì)數(shù)器 /定時(shí) 器、全雙工的兩個(gè) UART、內(nèi)部 RAM 為 256 字節(jié)、 128 字節(jié)的特殊功能寄存器 (SFR)地址空間及 8 個(gè)字節(jié)寬的 I/O 端口。 CIP51 采用高速流水結(jié)構(gòu)，與以往的單片機(jī)結(jié)構(gòu)相比其讀寫指令 的速度有很大的提升。此特性可有用戶設(shè)定來選擇通用 I/O 端口號(hào)和所需數(shù)字資源的組合。 C8051F020 最特別的改進(jìn)是使用了數(shù)字交叉開關(guān)。在 F020 中還有 4 個(gè)附加的額外端口（ 6 和 7） ，因此擁有高達(dá) 64 個(gè)通用端口 I/O。不需要添加額外的目標(biāo) RAM、程序存儲(chǔ)器、定時(shí)器或者通信通道。在使用 片內(nèi) JTAG 調(diào)試時(shí) ,可 全功能運(yùn)行 下 所有的模擬和數(shù)字外設(shè) 。 C8051F020 MCU 所有模擬和數(shù)字外設(shè)均可 以由 用戶固件使能 /禁止和配置。 9. 高達(dá) 16 位 5 個(gè)通用的 定時(shí)器。 5. 具有 可在 線 系統(tǒng)編程的 64K 字節(jié) 的 FLASH 存儲(chǔ)器 。 下面 為其 特 點(diǎn) ； 1. 高達(dá) 25MIPS 高速流水線結(jié)構(gòu)的 與 8051 完全 兼容的 CIP51 內(nèi)核 。其價(jià)格低廉是最主要的優(yōu)勢(shì)。因此實(shí)現(xiàn)了一套結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全和運(yùn)行可靠的角加速度測(cè)量系統(tǒng)。對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)的硬件搭建和軟件編程，設(shè)計(jì)出一種以單片機(jī)為主的旋轉(zhuǎn)角加速度測(cè)量系統(tǒng)，保證了測(cè)量精度以及實(shí)時(shí)性。在其結(jié)構(gòu)上，氣隙磁場(chǎng)恒定，輸出的電壓與旋轉(zhuǎn)角機(jī)械加速度可以直接一一對(duì)應(yīng)，因此此測(cè)量裝置測(cè)量精度高，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；由于采用空心杯形轉(zhuǎn)子繞組，角加速度傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大大減小，靈敏度和測(cè)量精度提高明顯；由于角加速度傳感器和被測(cè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸同軸相連，可以直接獲取旋轉(zhuǎn)信號(hào)。為了減小剩余電壓，還可以采用以下方法：可將勵(lì)磁繞組和輸出繞組分開，分別嵌在內(nèi)、外定子鐵芯上。而交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的特性和主要指標(biāo)有輸出特性與線性誤差，輸出相位移與相位誤差和剩余電壓，因?yàn)楦挠弥绷鲃?lì)磁源主要考慮輸出特性與線性誤差和剩余電壓， 交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)當(dāng)勵(lì)磁繞組加電壓而轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，輸出繞組產(chǎn)生的電壓稱為剩余電壓。此時(shí)在杯形繞組中產(chǎn)生的電勢(shì)與被測(cè)系統(tǒng)的非恒轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)，杯形轉(zhuǎn)自產(chǎn)生的電勢(shì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，該轉(zhuǎn)子電流是隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化的，因此，該轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)的磁勢(shì)幅值也跟隨著變化，該氣隙磁場(chǎng)磁勢(shì)幅值隨時(shí)間變化又與外輸出繞組相交鏈，從而在外輸出繞組中產(chǎn)生相應(yīng)的輸出電勢(shì)，該電勢(shì)大小與被測(cè)量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速變化的大小相對(duì)應(yīng)。 *為了減小剩余電壓，結(jié)構(gòu)上可采用輸出繞組與勵(lì)磁繞組分別嵌在內(nèi)外定子完成后調(diào)節(jié)內(nèi)外定子的位置（角度），使剩余電壓保持某一最小值。 如下圖所示為本旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖和 AA 面剖視圖。 內(nèi)定子鐵心，它置于外定子鐵心與轉(zhuǎn)軸之間，和外定子鐵心以及轉(zhuǎn)軸同軸心，內(nèi)定子與外定子之間有間隙，間隙內(nèi)為氣隙磁場(chǎng) （ 勵(lì)磁磁場(chǎng)）。結(jié)合上述原理圖分析可得出 2u 正比于旋轉(zhuǎn)角加速度 ,從而可用此方法來測(cè)量旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)角加速度。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為零時(shí)，輸出繞端不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。 當(dāng)定子勵(lì)磁繞組外接頻率為f 的恒壓交流電源 u， 勵(lì)磁繞組中有電流流過，在直軸（即軸）上產(chǎn)生以頻率 f脈振的磁通。根據(jù)兩者的之間的關(guān)系 ,可通過對(duì)兩個(gè)已知值的標(biāo)定來確定旋轉(zhuǎn)角加速度的實(shí)際值的大小。J 為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。負(fù)載轉(zhuǎn)矩 LT 。在設(shè)計(jì) 測(cè)量 系統(tǒng)時(shí) ，必須以系統(tǒng)工程的思想進(jìn)行通盤考慮。這是國(guó)內(nèi)研究者和制造者面臨的艱巨任務(wù) ,也是角加速度市場(chǎng)一個(gè)良好的發(fā)展機(jī)會(huì)。在戰(zhàn)艦以及飛行器中，同樣使用了角加速度傳 感器后系統(tǒng)對(duì)海浪及氣流等造成的穩(wěn)定性能控制得到了提升，使其系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，從而有效地控制了飛行器的飛行或戰(zhàn)艦的行駛狀態(tài) [7]。而后，伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅速地發(fā)展，尤其是自動(dòng)化控制技術(shù)的快速發(fā)展，角加速度傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。 理論意義與研究?jī)r(jià)值 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)于眾多運(yùn)動(dòng)物體的控制和監(jiān)控系統(tǒng)中，我們不但需要其角速度信息、角位移信息，更需要系統(tǒng)的角加速度信息。除此之外還有利用磁柵或光碼盤等裝置來測(cè)量轉(zhuǎn)速 ,通過一些轉(zhuǎn)化成角加速度的測(cè)量方法。液環(huán)內(nèi)的特殊工作液體作為慣性質(zhì)量相對(duì)于轉(zhuǎn)換器件運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)液體的流動(dòng)導(dǎo)致“轉(zhuǎn)換器件 — 液體”界面處電荷的轉(zhuǎn)移。假若用滑環(huán)的形式輸出則輸出的測(cè)量信號(hào)不穩(wěn)定容易受噪聲因素干擾 ,如果用無線模式來傳遞輸出信號(hào)則又會(huì)出現(xiàn)供電出現(xiàn)困難。間接測(cè)量法是以微分電路或者微分算法對(duì)角速度信號(hào)進(jìn)行微分處理來得到相應(yīng)的角加速度。在眾多的種類的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)中 ,通常我們期望于系統(tǒng)運(yùn)行在穩(wěn)定的狀態(tài)下 ,因此 ,有效地防止各種外界的干擾是我們保證系統(tǒng)運(yùn)行在穩(wěn)態(tài)下的基礎(chǔ)前提 ,從而快速準(zhǔn)確地測(cè)處各種動(dòng)態(tài)干擾因素是抑制這些干擾的關(guān) 鍵 。 在國(guó)家現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)實(shí)用新型專利號(hào) LZ87208367 提供了一種磁電式的加速度傳感器。 Measurement II 南通大學(xué)杏林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 .................................................... 2 Abstract .................................................................................................. II 第一章 緒 論 ............................................ 1 工程背景 .......................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .......................... 1 理論意義與研究?jī)r(jià)值 ................................ 2 本課題研究的 主要內(nèi)容 .............................. 3 第二章 新型角加速度傳感器基本結(jié)構(gòu)和工作原理 .............. 5 電磁式角加速度傳感器的測(cè)量原理 .................... 5 電磁式角加速度傳感器的基本結(jié)構(gòu) .................... 7 第三章 測(cè)量系統(tǒng)的方案論證 ............................... 11 系統(tǒng)的總體流程圖 ................................. 11 第四章 測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ................................. 12 單片機(jī)最小系統(tǒng) ................................... 12 單片機(jī)的選取 ................................ 12 最小單片機(jī)系統(tǒng) .............................. 14 放大電路的設(shè)計(jì) INA128 芯片介紹 ............................. 16 INA128 構(gòu)建的放大電路 ........................ 17 AD 轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì) ................................. 18 實(shí)時(shí)顯示電路設(shè)計(jì) ................................. 19 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) ................................. 20 南通大學(xué)杏林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SD 卡功能原理的介紹 ......................... 21 SD 卡硬件功能的設(shè)計(jì) ......................... 22 數(shù)據(jù)通信接口的設(shè)計(jì) ............................... 24 第五章 測(cè)量系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ............................... 26 系統(tǒng)總程序流程圖設(shè)計(jì) ............................. 26 顯示模塊的流程設(shè)計(jì) ............................... 26 數(shù)字濾波的設(shè)計(jì) ................................... 27 存儲(chǔ)模塊流程設(shè)計(jì) ................................. 28 數(shù)據(jù)通信模塊流程設(shè)計(jì) ............................. 30 第六章 總結(jié)與展望 ....................................... 32 參考文獻(xiàn) ............................................... 33 致 謝 ............................................... 35 附 錄 ............................................... 36 附錄 1 程序 .......................................... 36 附錄 2 系統(tǒng)的電路原理圖 .............................. 56 南通大學(xué)杏林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章 緒 論 工程背景 在對(duì)于運(yùn)動(dòng)物體的測(cè)量 ,控制及導(dǎo)航中，不但需要以下信息如角位移，角速度，更需要角加速度的信息。 異步電機(jī) 。電機(jī)在運(yùn)行過程中，需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，角加速度是一個(gè)必不可少的一個(gè)參數(shù)。它可以直觀地反映出各種旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)隨時(shí)間變化的機(jī)械角加速度的變化情況，可 應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)機(jī)械角加速度快速變化的測(cè)量