陀螺儀是一種敏感角速率或角位移的傳感器 由陀螺儀組成的慣性系統具有自主隱蔽實時等特點因此在包括衛星的現代航天領域中成為不可缺少的重要組成部分根據我國十五預研及后續衛星控制系統高精度長壽命和高可靠性的發展目標 上海航天812 所提出了研制多陀螺智能測量裝置的任務以便研究精度更高壽命更長的衛星姿態測量敏感器

　　為了實現長壽命和高可靠性的要求 姿態測量用慣性組合由3 個動力調諧陀螺儀組成按需要控制和切換3 個陀螺儀的工作狀態為了提高陀螺儀的精度需要對陀螺內部溫度進行測量用于溫控或對陀螺溫度漂移進行補償因此本文的任務就是針對一個由3 個動力調諧陀螺儀組成的慣性組合完成其脈沖計數溫度測量數據處理信號控制通信等功能

　　由此可見 本文可歸結為對一個電子系統的研制經過任務綜合根據要求的系統功能及技術指標所研制的多陀螺智能測量裝置主要由以下部分組成

　　1. CPU 部分使用16 位單片機負責電路的邏輯控制完成陀螺儀的信號處理與控制以及與星載計算機的通訊等工作

　　2. 脈沖計數及外圍電路使用現場可編程門陣列器件FPGA 完成脈沖計數狀態信號和控制信號的輸入輸出以及地址編碼等工作

　　3. 陀螺內部溫度測量用電橋法或外加恒流源的方法通過測量熱敏電阻的阻值來獲得陀螺的溫度

　　本文的研究工作主要是進行多陀螺智能測量裝置的設計 研制和系統調試在設計中采用了 16 位單片機與FPGA 組合技術充分利用16 位單片機豐富的寄存器結構和高效率的指令系統FPGA 設計中用硬件描述語言VHDL 編寫程序采用自頂向下的設計思想和層次化設計結構對系統目標的邏輯行為進行描述集成了大部分邏輯電路包括6 路16 位可逆脈沖計數電路譯碼電路單片機輸入輸出的擴展接口等功能此外根據陀螺測溫精度高范圍大的要求研制了分檔電橋測量電路研究了一種簡單可行的多檔電橋電路標校方法有效解決了檔位交叉和非線性問題為了便于系統調試還設計開發了一套可視化應用軟件以模擬陀螺輸出參數直觀顯示試驗狀態和結果多陀螺智能測量裝置業已研制完成 經多次重復模擬測試裝置的性能滿足設計要求