摘  要

陀螺仪是舰船上的重要组成部分，其性能的稳定对于舰船的控制至关重要。而温度是影响陀螺仪的精度的一个重要因素，也是陀螺仪稳定性的一个重要参数，所以非常有必要对陀螺仪的温度进行控制。
本电路是由热敏电阻、C8051F017单片机、V/A转换电路、达林顿管和其他一些外围电路组成的。电路的控制核心是C8051F017单片机，被控对象是陀螺仪部件内的液体温度，执行机构是达林顿管。工作温度借助电桥测量。来自电桥的信号值通过高精度集成运放OP07进行放大、滤波，然后送入单片机中进行处理。控制部分采用模糊控制使单片机输出PWM脉冲，进而控制执行机构的电流量，实现陀螺加热片的温度自动调节控制。最终实现了一套温度采集和控制的设计方案。

关键词：陀螺仪；C8051F017；温控控制；模糊控制；达林顿管

ABSTRACT

The gyroscope is an important component of ships. And its stability is very important to the control of ships. The temperature is so important a factor that it can affect the precision of the gyroscope, and it is an important parameter to the stability of the gyroscope. So it is so necessary to control the temperature of the gyroscope.
This system is made up of a sensor, a C8051F017 microcomputer, a V/A transforming circuit and other peripheral circuits. The core of the system is the C8051F017 microcomputer. The target under control is the temperature of the liquid in the gyroscope. The executive organization is a photo-Darling tons. The component of the controller adopts the fuzzy control, and it makes the microcomputer output the PWM pulse, and then controls the electric current of the executive organization. Finally, we achieve a design program of the temperature collect and control. The practical operation has shown that this system can achieve better control performance.

Key word: gyroscope; C8051F017; temperature control; fuzzy control; Photo-Darling tons

目  录

第1章 绪论 1
第2章 系统总体设计思路 4
2.1 课题分析 4
2.2 设计思路 4
2.3 本章小结 5
第3章 C8051F017单片机的基本知识 6
3.1 CYGNAL单片机简介 6
3.2 C8051F017单片机基本结构 12
3.2.1 C8051F017单片机基本结构 12
3.2.2 C8051F017单片机的定时器及应用 15
3.2.3 C8051F017单片机的存储器组织 16
3.3 本章小结 17
第4章 温度检测电路 18
4.1 温度信号的采集 18
4.2 差动放大电路及滤波 19
4.3 本章小结 20
第5章 模糊控制策略 22
5.1 模糊控制基本原理 22
5.1.1 模糊控制的引入和实现 22
5.1.2 模糊控制过程 22
5.2 模糊化方法 24
5.3 解模糊方法 28
5.4 模糊控制规则及控制算法 31
5.4.1模糊控制规则的表示及特性 31
5.4.2 模糊控制规则的生成 32
5.4.3 模糊控制规则的优化 36
5.4.4 模糊控制算法 42
5.5 本章小结 44
第6章 系统编程 45
6.1 系统编程语言 45
6.2 程序介绍 45
6.2.1 程序初始化 46
6.2.2 温度控制程序 47
6.2.3 软件流程图 47
6.3 本章小结 49
结论 51
参考文献 52
致谢 53
附录 54

第1章 绪论

随着陀螺仪表精度的不断提高，温度漂移越来越引起人们的重视。在舰船中，陀螺仪是关键的部件，陀螺球体与陀螺壳体之间内充满悬浮液体，即该陀螺仪是液浮陀螺仪。陀螺球体质量和悬浮液体比重的选择，应确保在悬浮液体加热到工作温度以后，陀螺球体可以拥有中性浮力。所以温度控制系统的设计应保证加热和保持充入陀螺部件的液体的常值工作温度为56℃，因此在这个温度上陀螺球体具有中性浮力。液浮陀螺仪一般要求内部温度与额定工作温度偏差小于±0.5℃，而用于惯导系统的高精度液浮陀螺额定温度偏差要求小于±0.06℃甚至更低。陀螺温度控制系统的任务是快速启动并恒定陀螺内部温度，降低环境温度及其它形式的扰动对陀螺内部温度的影响。由于陀螺温度控制系统的精度直接影响惯性导航系统的精度，故对陀螺进行精密的温度控制可以提高整个惯性导航系统的精度。
传统的陀螺温度控制方法是采用模拟温度控制方法，它由装在陀螺仪壳体内部的加热器和敏感元件以及装在陀螺仪壳体外部的控制器和放大器等组成。它能以最简方式构成高精度的温度控制系统，但这种模拟温控的精度受到信号的精确性、三角波信号的频率和幅值等条件的影响，并且模拟温控系统在陀螺启动升温时超调大，过渡过程较长，模拟温控方式调试麻烦，在保温阶段还有可能存在积分漂移。这些因素的存在都会影响高精度高品质温控系统地实现。