專利名稱：一種具有可編程片上系統(tǒng)的mems陀螺儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種運(yùn)動(dòng)傳感器，尤其是器件集成度高、可編寫(xiě)嵌入軟件 程序的一種具有可編程片上系統(tǒng)的MEMS陀螺儀。
背景技術(shù)：
陀螺儀作為運(yùn)動(dòng)傳感器廣泛用于航空、航天、航海、大地測(cè)量等重要領(lǐng)域 的定位與導(dǎo)航系統(tǒng)中，在目前各種應(yīng)用產(chǎn)品體積小型化的環(huán)境下，對(duì)于陀螺儀 的能耗、使用壽命、信息處理的安全性、接口的通用性及兼容性提出了很高的 要求；特別在無(wú)人飛行器的飛控系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)子陀螺儀由于響應(yīng)速度 慢、耗電、壽命短、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜和外圍電路較多造成維修不便、體積重量大、 抗振性能差、信號(hào)精度及安全性低、接口的通用性及兼容性差等缺點(diǎn)，已不能 滿足目前無(wú)人飛行器的飛控系統(tǒng)陀螺儀小型化的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用需求。

實(shí)用新型內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型旨在提出一種具有可編程片上系統(tǒng)的MEMS陀
本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 一種具有可編程片上系統(tǒng) 的MEMS陀螺儀，其特征在于在可編程數(shù)字模擬芯片中依次構(gòu)建兩路串聯(lián)的放 大器和低通濾波器，兩路的低通濾波器與多路轉(zhuǎn)換器串接，多路轉(zhuǎn)換器的輸出 端與依次串接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、抽樣器和M8C處理器串聯(lián)，在放大器的信號(hào)輸入200820224461.7
說(shuō)明書(shū)第2/3頁(yè)
端與M8C處理器的一信號(hào)輸出端之間連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成負(fù)反饋回路，M8C處理 器另一輸出端和舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器連接；MEMS陀螺芯片與放大器之間經(jīng)隔直 電容耦合連接。
本實(shí)用新型的放大器為PGA增益放大器，抽樣器為數(shù)字Sinc2數(shù)字濾波器； MEMS陀螺芯片為ADIS16355慣性測(cè)量IC，可編程數(shù)字模擬芯片為CY8C29466可 編程數(shù)字模擬IC。
通過(guò)MEMS陀螺芯片測(cè)量出角速率和加速度信號(hào)確定X、 Y軸方向"偏差" 的大小，輸出信號(hào)經(jīng)可編程數(shù)字模擬芯片處理，送出一個(gè)校正信號(hào)動(dòng)態(tài)改變無(wú) 人飛行器舵機(jī)的飛行姿態(tài)；MEMS陀螺芯片集成高，可精確測(cè)量角速度信號(hào)，可 編程數(shù)字模擬芯片所構(gòu)建的信號(hào)處理系統(tǒng)替換采用傳統(tǒng)的復(fù)雜模擬電路，使得 本實(shí)用新型的體積和重量大大減小，測(cè)量精度和數(shù)據(jù)傳送更安全可靠，有利于 本新型在無(wú)人飛行器研發(fā)上的推廣應(yīng)用。


圖1本實(shí)用新型電路原理方框圖； 圖2為本實(shí)用新型電路圖中l(wèi).可編程數(shù)字模擬芯片；2.放大器；3.低通濾波器；4.多路轉(zhuǎn)換器; 5.模數(shù)轉(zhuǎn)換器；6.抽樣器；7. M8C處理器；8.數(shù)模轉(zhuǎn)換器；9.舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制 器；IO.MEMS陀螺芯片；11.隔直電容。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明如圖1和圖2所示的一種具有可編程片上系統(tǒng)的MEMS陀螺儀，MEMS陀螺芯 片10為ADIS16355慣性測(cè)量IC，是一個(gè)完整的三軸陀螺和三軸加速度計(jì)組成的 慣性感應(yīng)系統(tǒng)，分別感應(yīng)測(cè)量飛行器(舵機(jī))的角速率和加速度；可編程數(shù)字 模擬芯片1為CY8C29466可編程數(shù)字模擬IC，利用PSoC Designer (TM) 5. 0元件 級(jí)設(shè)計(jì)軟件和PSoC Express 3. 0 、 Express Pack 6a Archive系統(tǒng)級(jí)等設(shè)計(jì) 軟件和仿真板，在CY8C29466可編程數(shù)字模擬IC中依次構(gòu)建兩路串聯(lián)的PGA增 益放大器2和LPF低通濾波器3,兩路的LPF低通濾波器3與多路轉(zhuǎn)換器4串接， 多路轉(zhuǎn)換器4的輸出端與依次串接的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器5、抽樣器6(Sinc2濾波器) 和M8C處理器7串聯(lián)，在放大器2的信號(hào)輸入端與M8C處理器7的一信號(hào)輸出 端之間連接DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器8構(gòu)成負(fù)反饋回路，M8C處理器7另一輸出端和舵機(jī) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器9連接，并在其該IC內(nèi)部構(gòu)建與上述模擬器件相配合其他外圍 模擬器件，同時(shí)設(shè)置上述可編程數(shù)字模擬芯片1所構(gòu)建的模擬器件的參數(shù)；MEMS 陀螺芯片10與放大器2之間經(jīng)隔直電容11耦合連接，組成本實(shí)用新型。本實(shí) 用新型安裝在舵機(jī)(無(wú)人飛行器)上，其工作原理是ADIS16355慣性測(cè)量IC 中的三軸微機(jī)械電子角數(shù)率傳感器和三軸微機(jī)械電子加速度傳感器的輸出的角 速率和加速度信號(hào)經(jīng)隔直電容11器進(jìn)入CY8C29466可編程數(shù)字模擬IC的PGA 可編程增益放大將信號(hào)放大，經(jīng)LPF低通濾波器3濾除低頻干擾信號(hào)，多路轉(zhuǎn)換 器4分時(shí)輪流將兩路信號(hào)送入ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器5，其輸出經(jīng)Sinc2濾波器抽取有 用信號(hào)送到M8C處理器7，輸出兩路信號(hào)，其中一路經(jīng)DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器8及反相 器及電阻反饋到CY8C29466可編程數(shù)字模擬IC的PGA可編程增益放大器2的輸 入端構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋，該負(fù)反饋回路對(duì)本傳感器系統(tǒng)起到信號(hào)校正的穩(wěn)定作用， M8C處理器7的另一路輸出信號(hào)送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器9即舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器9,
對(duì)舵機(jī)的飛行姿勢(shì)的偏差進(jìn)行實(shí)際修正。
權(quán)利要求1.一種具有可編程片上系統(tǒng)的MEMS陀螺儀，其特征在于在可編程數(shù)字模擬芯片中依次構(gòu)建兩路串聯(lián)的放大器和低通濾波器，兩路的低通濾波器與多路轉(zhuǎn)換器串接，多路轉(zhuǎn)換器的輸出端與依次串接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、抽樣器和M8C處理器串聯(lián)，在放大器的信號(hào)輸入端與M8C處理器的一信號(hào)輸出端之間連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成負(fù)反饋回路，M8C處理器另一輸出端和舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器連接；MEMS陀螺芯片與放大器之間經(jīng)隔直電容耦合連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有可編程片上系統(tǒng)的MEMS陀螺儀，其特征在于 所述的放大器為PGA增益放大器，抽樣器為數(shù)字Sinc2數(shù)字濾波器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有可編程片上系統(tǒng)的MEMS陀螺儀，其特征在于 所述的MEMS陀螺芯片為ADIS16355慣性測(cè)量IC，可編程數(shù)字模擬芯片為 CY8C29466可編程數(shù)字模擬IC。
專利摘要一種具有可編程片上系統(tǒng)的MEMS陀螺儀，在可編程數(shù)字模擬芯片中依次構(gòu)建兩路串聯(lián)的放大器和低通濾波器，低通濾波器與多路轉(zhuǎn)換器串接，多路轉(zhuǎn)換器與依次串接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、抽樣器和M8C處理器串聯(lián)，放大器的輸入端與M8C處理器的一輸出端間連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成負(fù)反饋回路，M8C處理器另一輸出端和舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器連接；MEMS陀螺芯片與放大器之間經(jīng)隔直電容耦合連接；MEMS陀螺芯片測(cè)出角速率和加速度信號(hào)確定X、Y軸方向“偏差”大小，經(jīng)模擬芯片處理并校正信號(hào)以動(dòng)態(tài)改變舵機(jī)飛行姿態(tài)；芯片可精確測(cè)量角速度信號(hào)，模擬芯片替換采用傳統(tǒng)的復(fù)雜模擬電路，使本實(shí)用新型體積和重量大大減小，測(cè)量精度和數(shù)據(jù)傳送更安全可靠，利于在無(wú)人飛行器上推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01C19/00GK201311294SQ20082022446
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者趙劍青, 馬德林 申請(qǐng)人:趙劍青;馬德林