CRS10陀螺儀及其在角速率與轉(zhuǎn)角測量中的應(yīng)用

　　1．2 CRS10使用方法

　　1．2．1 CRS1O硬件建接

　　CRSl0的SPI接口與各種微處理器SPI主控制器件接線如圖2所示。SPI總線的時(shí)鐘頻率最高可達(dá)到2．5 MHz，建議采用1 MHz。

　　1．2．2 CRSl0數(shù)據(jù)讀寫與數(shù)據(jù)處理

　　通過SPI總線，可以對CRSl0進(jìn)行讀寫操作?？梢愿鶕?jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)置控制寄存器的值達(dá)到控制效果，也可以使用寄存器的默認(rèn)設(shè)置?？刂浦噶钣?個(gè)字節(jié)狀態(tài)位，4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)位和1個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)位共6個(gè)字節(jié)組成。向CRSl0寫控制指令時(shí)，只要將指令串通過SPI總線發(fā)送給CRSl0即可。

　　讀取CRSl0輸出的數(shù)據(jù)時(shí)，從總線上讀取到的是6個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，依次是：1個(gè)字節(jié)的狀態(tài)位，2個(gè)字節(jié)的角速率數(shù)據(jù)位，2個(gè)字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)位和1個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)位。

　　角速率值(RATE_OUT)和溫度值(TEMP_OUT)輸出的數(shù)據(jù)格式均為16位二進(jìn)制的補(bǔ)碼，可以使用式(1)進(jìn)行解算：

　　式中，DATA_VALUE為寄存器的輸出數(shù)據(jù)，VALUE為轉(zhuǎn)換后實(shí)際的測量量的值，Scale為寄存器值最小值代表的最小單位，n為對應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)位數(shù)。

　　在這里有一個(gè)小技巧，由于數(shù)據(jù)是16位二進(jìn)制補(bǔ)碼類型，可以使用數(shù)據(jù)類型為整型(int)存儲數(shù)據(jù)，這樣亦可以省略其中的數(shù)據(jù)處理過程。

　　2 角速率和轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　這里給出了基于LMS8962與CRSl0的傾角測量系統(tǒng)的原理與設(shè)計(jì)。

　　2．1 轉(zhuǎn)角測量原理

　　CRSl0是測量其所在PCB平面的角速率。根據(jù)運(yùn)動學(xué)原理，角度等于角速率在時(shí)間上的積分，因此，可以得到轉(zhuǎn)角與角速率的關(guān)系：

　　式中，θ是當(dāng)前角度，θo是運(yùn)動初始時(shí)的初始轉(zhuǎn)角，ω為角速率，to為初始時(shí)刻，t為當(dāng)前時(shí)刻。

　　在數(shù)字系統(tǒng)中，采用其離散型方程：

　　式中，θ、θo、ω的含義與式(2)相同，△t表示采樣數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔。

　　根據(jù)上述原理，利用CRSl0設(shè)計(jì)測量轉(zhuǎn)角系統(tǒng)。只要保證采樣頻率夠快，轉(zhuǎn)角平臺穩(wěn)定，噪聲較小即可。