一種mems慣性測(cè)量組合測(cè)量電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種MEMS慣性測(cè)量組合測(cè)量電路，適用于導(dǎo)航系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS慣性技術(shù)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、醫(yī)療、通訊、汽車、無人機(jī)等各種市場(chǎng)，現(xiàn)有國(guó)外的MEMS陀螺儀的精度大致在l°/h?50°/s范圍內(nèi)，MEMS加速度計(jì)精度大致在1mg?0.0lmg范圍內(nèi)，啟動(dòng)時(shí)間在0.1?1s范圍內(nèi)。國(guó)內(nèi)MEMS慣性技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后，精度相對(duì)國(guó)外產(chǎn)品還有較大差距，陀螺儀精度勉強(qiáng)達(dá)到10° /h，且存在體積較大，指標(biāo)衡量標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外不一致等問題。由于MEMS元件相對(duì)于其他類型慣性元件的精度還比較低，所以由MEMS元件構(gòu)成地慣性測(cè)量組合的精度較低。國(guó)內(nèi)多家單位均從事MEMS慣性測(cè)量組合元件和系統(tǒng)的研制，但經(jīng)過了解，設(shè)計(jì)同時(shí)兼顧(陀螺儀和加速度計(jì))精度、啟動(dòng)時(shí)間、體積三項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)的產(chǎn)品比較困難。其主要原因是具備快速啟動(dòng)和較高精度慣性元件選型困難，為此，在經(jīng)過廣泛的市場(chǎng)調(diào)研基礎(chǔ)上，選擇ADI公司的集成傳感器ADIS16448，配合外圍數(shù)據(jù)采集、處理電路，研制出了一種同時(shí)具備較高精度、快速啟動(dòng)且體積小MEMS慣性測(cè)量組合裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種較高精度、快速啟動(dòng)、體積小的一種MEMS慣性測(cè)量組合測(cè)量電路。
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種MEMS慣性測(cè)量組合測(cè)量電路，其特征是:至少包括:嵌入式微處理器、傳感器組合、信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)模塊和CAN總線接口模塊，嵌入式微處理器與傳感器組合通過SPI接口電連接，嵌入式微處理器通過信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)模塊與CAN總線接口模塊電連接。
[0005]所述的嵌入式微處理器是32位嵌入式微處理器STM32F103CBT6，傳感器組合是AD公司ADIS16448 MEMS集成傳感器，32位嵌入式微處理器STM32F103CBT6的PA4和PA5分別與ADIS16448 MEMS集成傳感器的CS和SCLK端電連接，32位嵌入式微處理器STM32F103CBT6的PA6、PA7和PBO分別與ADIS16448 MEMS集成傳感器的D0UT、DIN、RST端電連接。
[0006]所述的信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)模塊是兩路光耦隔離器件HCPL-0661; 32位嵌入式微處理器5丁]\02?10308了6的？412口、？411口分別與!《^1^-0661的041^^0和0411?0 口電連接。
[0007]所述的CAN總線接口模塊是驅(qū)動(dòng)芯片TJA1050T;兩路光耦隔離器件HCPL-0661 —路作為輸出隔離與驅(qū)動(dòng)芯片TJA1050T輸入口電連接，TJA1050T輸出口再與電氣接口電連接，另一路作為輸入隔離與驅(qū)動(dòng)芯片TJA1050T輸出口電連接，TJA1050T輸入口再與電氣接口電連接。
[0008]所述的嵌入式微處理器是32位嵌入式微處理器STM32F103CBT6，傳感器組合是AD公司ADIS16448 MEMS集成傳感器，32位嵌入式微處理器STM32F103CBT6的PA4和PA5分別與ADIS16448 MEMS集成傳感器的SCLK和CS端電連接，32位嵌入式微處理器STM32F103CBT6的PA6、PA7和PBO分別與ADIS16448 MEMS集成傳感器的D0UT、DIN、RST端電連接。
[0009]所述的嵌入式微處理器、傳感器組合、信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)模塊分別與二次電源模塊電連接，二次電源模塊包括降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路、DC-DC電源模塊、固定電壓輸出轉(zhuǎn)換芯片10，固定電壓輸出轉(zhuǎn)換芯片是ASM1117-3.3，降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路是LM2576;DC-DC電源模塊是B0505S-1W;由LM2576將輸入的27V電壓轉(zhuǎn)換成5V電壓輸出，B0505S-1W向傳感器組合提供電源電壓，ASMl 117-3.3向嵌入式微處理器提供3.3V電壓;LM2576向信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)模塊提供5V隔離電壓。
[0010]所述的嵌入式微處理器、傳感器組合、二次電源模塊、信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)模塊、CAN總線接口模塊、電氣接口、JTAG程序下載接口分別分布在一塊電路板上，電氣接口、JTAG程序下載接口在電路板的兩側(cè)。
[0011]所述的電氣接口是一個(gè)J30J-9ZK。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型MEMS慣性測(cè)量組合測(cè)量電路包括傳感器組合、嵌入式微處理器系統(tǒng)、二次電源模塊、信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)模塊和CAN總線接口模塊，對(duì)外電氣接口是一個(gè)J30J-9ZK。集成傳感器敏感到任意給定瞬間內(nèi)載體的旋轉(zhuǎn)角速率和水平線加速度及重力線加速度的物理量，控制芯片通過SPI串行通訊接口對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可一次性讀取三路陀螺、三路加計(jì)及一路溫度值，經(jīng)嵌入式微處理器系統(tǒng)的補(bǔ)償處理后，以CAN2.0B擴(kuò)展幀格式將數(shù)據(jù)按協(xié)議要求發(fā)送至控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)更新速率為5ms。系統(tǒng)DC-DC電源設(shè)計(jì)采用隔離、濾波措施，防止外部和內(nèi)部的各種干擾。整個(gè)方案以ARM微處理器為核心，通過其內(nèi)部集成的SPI接口和CAN接口控制器，配合外圍電路可以完成對(duì)數(shù)據(jù)的檢測(cè)和發(fā)送。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的總體原理框圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型的硬件實(shí)現(xiàn)框圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型的硬件布局圖。
[0016]圖中1、嵌入式微處理器;2、傳感器組合;3、二次電源模塊;4、信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)模塊；5^CAN總線接口模塊；6、電氣接口； 7、JTAG程序下載接口；8、降壓開關(guān)型穩(wěn)壓電路，9、DC-DC電源模塊;1、固定電壓輸出轉(zhuǎn)換芯片。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述:
[0018]結(jié)合圖1，一種MEMS慣性測(cè)量組合測(cè)量電路，至少包括:嵌入式微處理器1、傳感器組合2、信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)模塊4和CAN總線接口模塊5，嵌入式微處理器I與傳感器組合2通過SPI接口電連接，嵌入式微處理器I通過信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)模塊4與CAN總線接口模塊5電連接。
[0019]結(jié)合圖3是其具體元件及pcb布局，所述的嵌入式微處理器I是32位嵌入式微處理器STM32F103CBT6，傳感器組合2是AD公司ADIS16448 MEMS集成傳感器，32位嵌入式微處理器STM32F103CBT6的PA4和PA5分別與ADIS16448 MEMS集成傳感器的CS和SCLK端電連接，32位嵌入式微處理器STM32F103CBT6的PA6、PA7和PBO分別與ADIS16448 MEMS集成傳感器的D0UT、DIN、RST 端電連接。
[0020]所述的信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)模塊4是兩路光耦隔離器件HCPL-0661; 32位嵌入式微處理器5丁]\02?10308了6的？412口、？411口分別與!《^1^-0661的041^^0和0411?0 口電連接。
[0021]所述的CAN總線接口模塊5是驅(qū)動(dòng)芯片TJA1050T;兩路光耦隔離器件HCPL-0661 —路作為輸出隔離與驅(qū)動(dòng)芯片TJA1050T輸入口電連接，TJA1050T輸出口再與電氣接口 6電連接，另一路作為輸入隔離與驅(qū)動(dòng)芯片TJA1050T輸出口電連接，TJA1050T輸入口再與電氣接口 6電連接。
[0022]嵌入式微處理器I是32位嵌入式微處理器STM32F103CBT6，傳感器組合2是