基于labview的三轴微惯性器件测试与分析

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1、三轴微惯性器件测试与分析测控技术与仪器专业课程设计三轴微惯性器件测试与分析学生学号：学生姓名：班级：指导教师：起止日期：2013年10月哈尔滨工程大学自动化学院一．设计要求：1.了解三轴加速度陀螺仪模块、地磁、压强和温度模块的原理和开发使用方法2.设计针对三轴惯性器件、地磁、压强和温度模块的信号采集电路，用ARM单片机实现采集电路，对陀螺和加速度计、地磁、压强和温度的输出信号进行采集、处理及传送到上位机3.用串口或USB口实现数据传送。对组合系统的输出信号进行存储分析。具体要求：1、信号采集电路设计并焊接成电路板。2、编写采集数据的程序并传送到上位机。上位机接收存储成文本文

2、件程序。进行采集数据分析。计算硅微陀螺输出数据统计特性，均值，方差等。3、针对数据分析结果计算常值漂移和随机漂移。二．设计方案：系统设计分为硬件和软件两方面，硬件系统是软件系统的基础，软件系统基于硬件系统的要求进行设计。该监控系统由下位机和上位机组成，上位机以LabVIEW编写了一个图形化的显示界面，并且对数据进行存储，下位机以STM32F103单片机作为核心，负责与传感器模块进行IIC通信，读取三轴加速度、三轴陀螺仪、地磁、温度、压强信息，然后通过串口向上位机发送；LabVIEW虚拟仪器PC机STM32单片机GY-80传感器UARTIIC系统总体框图-VII-1.硬件设计

3、方案硬件方案主要是对下位机进行设计，下位机我们采用STM32F103单片机作为系统核心，负责与传感器模块进行IIC通信，读取三轴加速度、三轴陀螺仪、地磁、温度、压强信息，然后通过串口向上位机发送。硬件系统框图如下：电源管理加速度计地磁传感器陀螺仪电源指示STM32F103C8T6PCPL2303硬件系统框图2.软件设计方案软件系统有上位机软件和下位机软件两部分，它们之间通过串口协议进行通信。下位机软件是嵌入到stm32单片机内的嵌入式编程，读取传感器的信息，再将信息通过串口发给上位机；上位机软件系统通过事先约定好的通信协议，解析串口接受的数据，得到三轴加速度、三轴陀螺仪、地

4、磁、温度、压强信息，然后利用LABVIEW强大的图形显示功能，方便的显示在用户面前。2.1上位机软件设计：上位机是将信息在用户电脑上进行显示的软件系统。上位机主要组成部分是串口配置，数据扫描，显示三部分，LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言，LabVIEW采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序，VI指虚拟仪器，是LabVIEW的程序模块，LabVIEW提供很多外观与传统仪器，可用来方便地创建用户界面。用户界面在LabVIEW-VII-中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图

5、形化源代码，又称G代码。LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。LabVIEW程序的主要组成部分有：串口的配置、串口数据的扫描读取、数据信息的显示三部分组成。上位机软件框图如图所示：上位机软件设计框图2.2.下位机软件设计：下位机软件需要干两个事情，一个是读取信息，另一个是发送信息。读取信息需要用的I/O口，所以系统需要初始化I/O口，另外发送信息是串口协议，所以我们需要用到UART模块。下位机软件组成框图如下图所示：读取hmc5883l开始初始化RCC读取ADXL345初始化GPIO读取L3G4200D读取BMP085初始化UART

6、串口发送数据初始化IIC-VII-三．设计内容：GY-80传感器模块电路设计GY-80传感器是一款基于MEMS技术的微型加速度、陀螺仪、地磁、温度和压强传感器。它的功能非常强大，信息提供的非常多，价格还非常的低廉。GY-80模块采用沉金PCB工艺，使用芯片：L3G4200D+ADXL345+HMC5883L+BMP085，供电电源：3-5v，通信方式：IIC通信协议(完全兼容3-5v系统)。IIC，这种总线类型是由飞利浦半导体公司在八十年代初设计出来的，主要是用来连接整体电路(ICS)，IIC是一种多向控制总线，也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作

7、为实施数据传输的控制源。这种方式简化了信号传输总线。I2C串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。GY-80的电路设计如下图所示：GY-80与stm32接口电路图四．调试结果分析及结论-VII-系统测试分为三部分进行，分别是：加速计测试、陀螺仪测试和地磁测试。1.三轴加速度计测试测试仪器：稳定平台、PC机。测试方法：将三轴陀螺仪的X轴、Y轴、Z轴对准东北天、北天东、天东北、南地东、