2022年电子陀螺仪原理和构造.docx

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1、精品学习资源目录：MEMS陀螺仪传感器产业探究欢迎下载精品学习资源一、MEMS陀螺仪市场现状 1第一节、 MEMS主要厂家产品资料汇总 2其次节、 MEMS在我国的产业现状 2二、MEMS陀螺仪介绍 3第一节、什么是微机械（ MEM）S ？ 3其次节、微机械陀螺仪（ MEMS gyroscope）的工作原理 3第三节、微机械陀螺仪的结构 4三、MEMS技术的加工工艺 6第一节、体加工工艺 6其次节、硅表面微机械加工技术7第三节、结合技术 7第四节、逐次加工 8第五节、 LIGA 工艺 8第六节、 THEMLA工艺流程 9四、基于 DSP的 MEMS陀螺仪信号处理平台设计 9第一节、 MEMS陀

2、螺仪信号处理平台的硬件结构9其次节、 MEMS陀螺仪信号处理平台系统任务分析11第三节、 MEMS信号处理平台软件设计方案 11五、基于 GPS的汽车导航系统的设计与实现12第一节、主体掌握方案12其次节、 GPS定位系统设计 13第三节、车体部分 MCU主控模块设计 14第四节、系统软件设计14一、MEMS陀螺仪市场现状MEMS陀螺仪即微机电系统陀螺仪，是一种微型传感器，主要用于手机及嬉戏机等领欢迎下载精品学习资源域；与一般芯片相比，除运算功能外，此产品仍具有感知功能，通过内置的陀螺仪传感器可以感知外界运动，并做出相应反应；在详细应用上， MEMS芯片可以用在消费类电子产品上，比如嬉戏机中的

3、动作掌握；可以用在汽车安全领域，在汽车显现紧急情形时准时作出反应；在军事、航海中，陀螺仪被 用来导航；此前全球针对消费电子产品的陀螺仪厂商只有意法半导体（ST）、飞思卡尔半导体（Freescale）两家，深迪半导体（）成为第三家，打破了国内众多消费电子厂商陀螺仪全部依靠进口的局面；深迪半导体成立于2021 年 8 月，目前在国内仍没有竞争对手；依据闻名市场讨论顾问机构Yole Development的最新猜测， MEMS陀螺仪、加速度计和 IMU的销售额在 2021 年将达到 45 亿美元的规模，在消费类应用市场的年增长率达到了27%，而中国将来将是消费类电子、汽车工业以及其产业链的中心和全球

4、最大的市场；第一节、 MEMS主要厂家产品资料汇总（ 1） InvenSense ：网上放出的目前只有2 轴的产品，加速度和陀螺仪一体化，号称封装尺寸最小；2021年，借助任天堂（日本最闻名的嬉戏制作公司）的胜利，InvenSense 在 MEMS市场成长速度位居第一；（ 2） ST：ST 的产品线比较长，主打3 轴；陀螺仪L3G 系列和加速度传感器LIS 属于两个不同的系列；（ 3） EPSON：x,y2 轴加速度传感器加单轴陀螺仪；（ 4）飞思卡尔：分的很细，依据加速度分成低/ 中/ 高三类，典型应用案例是汽车气囊；没有找到陀螺仪的介绍；应当是以工业产品为主；（ 5）村田（ Murata

5、）网上资料很少，最新的也是2021 年 5 月的；供应 2 款产品，都是单轴陀螺仪；（ 6）松下作为 2021 年 MEMS市场的成长速度名列其次的松下，主要面对车用传感器市场；其次节、 MEMS在我国的产业现状目前国内已有 1688 家企事业从事传感器的研制、生产和应用，其中从事MEMS研制生产的只有 50 多家，其规模和应用领域都较小；在国际市场上，德国、日本、美国、俄罗斯等老牌工业国家的企业主导了传感器市场，很多厂家的生产都实现了规模化，有些企业的 年生产才能达到几千万只甚至几亿只；相比之下，中国传感器的应用范畴较窄，更多的应 用仍旧停留在工业测量与掌握等基础应用领域；深迪半导体，发布了

6、旗下第一款陀螺仪产品- SSZ030CG ，这标志着第一款具有中国欢迎下载精品学习资源自主学问产权的商用MEMS 陀螺仪产生；二、MEMS陀螺仪介绍第一节、什么是微机械（MEM）S ？微机械 MEMS是英文Micro Electro Mechanical systems的缩写，即微电子机械系 统；微电子机械系统 MEMS技术是建立在微 M/ 纳 M 技术（ micro/nanotechnology）基础上的 21世纪前沿技术，是指对微M/纳 M 材料进行设计、加工、制造、测量和掌握的技术；它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统；这种微电子机械系统不仅能够采集、

7、处理与发送信息或指令，仍能够依据所猎取的信息自主地或依据外部的指令实行行动；它用微电子技术和微加工技术 包括硅体微加工、硅表面微加工、 LIGA 和晶片键合等技术 相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统；微电子机械系统（MEM）S 是近年来进展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对将来人类生活产生革命性的影响；它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多学科；其次节、微机械陀螺仪（MEMS gyroscope）的工作原理传统的陀螺仪主要是利用角动量守恒原理，因此它主要是一个不停转动的物体，它的转轴指向不随承载它的支架的旋转而变化；但是微

8、机械陀螺仪的工作原理不是这样的，由于要用微机械技术在硅片衬底上加工出一个可转动的结构可不是一件简洁的事；微机械陀螺仪利用科里奥利力旋转物体在有径向运动时所受到的切向力；下面是导出科里奥利力的方法；有力学学问的读者应当不难懂得；在空间设立动态坐标系；用以下方程运算加速度可以得到三项，分别来自径向加速、科里奥利加速度和向心加速度；科里奥利力欢迎下载精品学习资源动态坐标系公式推导假如物体在圆盘上没有径向运动，科里奥利力就不会产生；因此，在MEMS陀螺仪的设计上，这个物体被驱动，不停地来回做径向运动或者震荡，与此对应的科里奥利力就是不停地在横一直回变化，并有可能使物体在横向作微小震荡，相位正好与驱动力

9、差90 度；MEMS陀螺仪通常有两个方向的可移动电容板；径向的电容板加震荡电压迫使物体作径向运动（有点象加速度计中的自测试模式），横向的电容板测量由于横向科里奥利运动带来的电容变化（就象加速度计测量加速度）；由于科里奥利力正比于角速度，所以由电容的变化可以运算出角速度；BOSCH SMG 070 原理图2 轴 MEMS陀螺仪；它采纳了闭合回路、数字输出和传感器芯片跟ASIC 芯片分开平放连线的封装方法；第三节、微机械陀螺仪的结构微机械陀螺仪的设计和工作原理可能各种各样，但是公开的微机械陀螺仪均采纳振动物体传感角速度的概念；利用振动来诱导和探测科里奥利力而设计的微机械陀螺仪没有旋转部件、不需要轴

10、承，已被证明可以用微机械加工技术大批量生产；欢迎下载精品学习资源为机械陀螺结构示意图绝大多数微机械陀螺仪依靠于由相互正交的振动和转动引起的交变科里奥利力；振动物体被松软的弹性结构悬挂在基底之上；整体动力学系统是二维弹性阻尼系统，在这个系统中振动和转动诱导的科里奥利力把正比于角速度的能量转移到传感模式；通过改进设计和静电调试使得驱动和传感的共振频率一样，以实现最大可能的能量转移，从而获得最大灵敏度；大多数微机械陀螺仪驱动和传感模式完全匹配或接近匹配，它对系统的振动参数变化极其敏锐驱动和感应的频宽，而这些系统参数会转变振动的固有频率，因此需要一个好的掌握架构来做修正；假如需要高的品质因子（ Q），

11、驱动和感应的频宽必需很窄；增加1%的频宽可能降低 20%的信号输出； 上图 a） 仍有阻尼大小也会影响信号输出；（上图b）一般的微机械陀螺仪由梳子结构的驱动部分和电容板外形的传感部分组成；有的设计仍带有去驱动和传感耦合的结构；梳子结构的驱动部分欢迎下载精品学习资源传感耦合的结构三、MEMS技术的加工工艺微机械加工工艺分为硅基加工和非硅基加工；下面主要介绍体加工工艺、硅表面微机械加工技术、结合加工、逐次加工；下图是微机械加工工艺的流程落图；第一节、体加工工艺体加工工艺包括去加工（腐蚀）、附着加工（镀膜）、改质加工（掺杂）和结合加工（键合）；主要介绍腐蚀技术；腐蚀技术主要包括干法腐蚀和湿法腐蚀，也

12、可分为各向同性腐蚀和各向异性腐蚀；（ 1）干法腐蚀是气体利用反应性气体或离子流进行的腐蚀；干法腐蚀可以腐蚀多种金属，也可以刻蚀很多非金属材料；既可以各向同性刻蚀，又可以各向异性刻蚀，是集欢迎下载精品学习资源成电路工艺或MEMS工艺常用设备；按刻蚀原理分，可分为等离子体刻蚀（PE： Plasma Etching ）、反应离子刻蚀（RIE ： Reaction Ion Etching）和电感耦合等离子体刻蚀（ ICP： Induction Couple Plasma Etching）；在等离子气体中，可是实现各向同性的等离子腐蚀；通过离子流腐蚀，可以实现方向性腐蚀；（ 2）湿法腐蚀是将与腐蚀的硅片

13、置入具有确定化学成分和固定温度的腐蚀液体里进行的腐蚀；硅的各向同性腐蚀是在硅的各个腐蚀方向上的腐蚀速度相等；比如化学抛光等等；常用的腐蚀液是HF-HNO3腐蚀系统，一般在HF 和 HNO3中加 H2O或者 CH3COO；H与H2O相比， CH3COOH可以在更广泛的范畴内稀释而保持HNO3的氧化才能，因此腐蚀液的氧 化才能在使用期内相当稳固；硅的各向异性腐蚀，是指对硅的不同晶面具有不同的腐蚀速率；比如， 100/111面的腐蚀速率比为100： 1；基于这种腐蚀特性，可在硅衬底上加工出各种各样的微结构；各向异性腐蚀剂一般分为两类，一类是有机腐蚀剂，包括EPW（乙二胺，邻苯二酸和水）和联胺等；另一

14、类是无机腐蚀剂，包括碱性腐蚀液，如：KOH， NaOH， LiOH， CsOH和 NH4OH等；在硅的微结构的腐蚀中，不仅可以利用各向异性腐蚀技术掌握抱负的几何外形，而且仍可以采纳自停止技术来掌握腐蚀的深度；比如阳极自停止腐蚀、PN 结自停止腐蚀、异质自停止腐蚀、重掺杂自停止腐蚀、无电极自停止腐蚀仍有利用光电效应实现自停止腐蚀等等；其次节、硅表面微机械加工技术美国加州高校 Berkeley分校的 Sensor and Actuator小组第一完成了三层多晶硅表面微机械加工工艺，确立了硅表面微加工工艺的体系；表面微机械加工是把MEMS的“机械”（运动或传感）部分制作在沉积于硅晶体的表面膜（如多晶

15、硅、氮化硅等）上，然后使其局部与硅体部分分别，出现可运动的机构；分别主要依靠牺牲层（Sacrifice Layer）技术，即在硅衬底上先沉积上一层最终要被腐蚀（牺牲）掉的膜（如SiO2 可用 HF 腐蚀），再在其上淀积制造运动机构的膜，然后用光刻技术制造出机构图形和腐蚀下面膜的通道，待一切完成后就可以进行牺牲层腐蚀而使微机构自由释放出来；硅表面微机械加工技术包括制膜工艺和薄膜腐蚀工艺；制膜工艺包括湿法制膜和干 式制膜；湿法制膜包括电镀（LIGA 工艺）、浇铸法和旋转涂层法、阳极氧化工艺；其中LIGA 工艺是利用光制造工艺制作高宽比结构的方法，它利用同步辐射源发出的X 射线照耀到一种特别的 PM

16、MA感光胶上获得高宽比的铸型，然后通过电镀或化学镀的方法得到所要的金属结构；干式制膜主要包括CVD（ Chemical Vapor Deposition）和PVD（ Physical Vapor Deposition）；薄膜腐蚀工艺主要是采纳湿法腐蚀，所以要挑选合适的腐蚀液；第三节、结合技术欢迎下载精品学习资源微加工工艺中有时需要将两块微加工后的基片粘结起来，可以获得复杂的结构，实现更多的功能；将基片结合起来的方法有焊接、融接、压接（固相结合）、粘接、阳极键合、硅直接键合、扩散键合等方法；第四节、逐次加工逐次加工是同时加工工艺的补充，常用于模具等复杂外形的加工，其优点是简洁制作自由外形，可对非

17、平面加工，缺点是加工时间很长，属单件生产，成本高；包括以下几种：逐次除去加工：如用于硅片切割的砂轮加工；微小放电加工、激光束加工、离子束加工、 STM（扫描隧道显微镜）加工；逐次附着加工：如利用离子束CVD技术，可使仅被照耀部分的材料积累，形成某种结构；逐次改质加工：比如可以利用电子束或激光照耀的方法使基板表面局部改质的技术，它的应用有电子束掩膜制作、非平面光刻、局部掺杂等；逐次结合加工：比如IC 引线焊接、局部粘结等；第五节、 LIGA 工艺LIGA 工艺是一种基于X 射线光刻技术的MEMS加工技术（工艺流程如下列图），主要 包括 X 光深度同步辐射光刻，电铸制模和注模复制三个工艺步骤；由于

18、X 射线有特别高的平行度、极强的辐射强度、连续的光谱，使LIGA 技术能够制造出高宽比达到500、厚度大于 1500 m、结构侧壁光滑且平行度偏差在亚微M 范畴内的三维立体结构；这是其它微制造技术所无法实现的；LIGA 技术被视为微纳M制造技术中最有生命力、最有前途的加工技术；利用 LIGA 技术，不仅可制造微纳尺度结构，而且仍能加工尺度为毫M 级的 Meso 结构；目前 , 国内新兴进展起来的使用SU-8 负型胶代替 PMMA正胶作光敏材料，以削减曝光时欢迎下载精品学习资源间和提高加工效率，是LIGA 技术新的进展动向；这是, 由于 LIGA 技术需要极其昂贵的X 射线光源和制作复杂的掩模板

19、，使其工艺成本特别高，限制该技术在工业上推广应用；于是显现了一类应用低成本光刻光源和 或 掩模制造工艺而制造性能与LIGA 技术相当的新的加工技术，通称为准LIGA 技术或 LIGA-like技术；如，用紫外光源曝光的UV-LIGA 技术，准分子激光光源的Laser-LIGA技术和用微细电火花加工技术制作掩模的MicroEDM LIGA 技术. 用 DRIE 工艺制作掩模的 DEM技术等等；其中，以SU-8 光刻胶为光敏材料，紫外光为曝光源的 UV-LIGA 技术因有诸多优点而被广泛采纳；第六节、 THEMLA工艺流程ST 的 MEMS工艺采纳 THEMLA流程，即 THick Epitaxi

20、al Layer for Micromotor and Accelerometer微电机和加速度计的厚外延层 ，它可以分为六个步骤：生长一层硅；在硅上生长氧化层；在氧化层上蚀刻小孔用于生成固定点；在氧化层上生长15um 厚的外延层； 进行深度蚀刻，形成电容极板；最终移除氧化层，完成机械部分；四、基于 DSP的 MEMS陀螺仪信号处理平台设计第一节、 MEMS陀螺仪信号处理平台的硬件结构1信号处理平台的硬件结构及工作原理MEMS陀螺仪信号的处理平台的硬件系统应当包括以下几个部分：DSP 模块，数据采集模块，上位机通信模块和JTAG调试接口模块；数据采集模块由两部分组成：6 路 16 位模数转换器

21、ADS8364 和同步时序掌握器欢迎下载精品学习资源FPGAA3P250VQ100；FPGAA3P250VQ100一方面是掌握各个单元时序，另一方面是为了对欢迎下载精品学习资源A D 采集来的陀螺信号进行预处理；模数转换器 ADS8364通过 FPGA与 DSPVC33相连，采集三轴陀螺信号；DSP主要完成对陀螺信号的降噪运算；陀螺信号经DSP处理后再由 SCI 接口传送到上位机；系统设计的原理框图如图1 所示；在图 1 中三路陀螺模拟信号经过各自的信号调理、抗混迭滤波后进入多通道AD 转换器，在 FPGA的掌握下挑选一路信号进行转换，转换结果送入FPGA片上 FIFO 缓存，由 DSP 读取

22、数据并进行数字信号处理；同时FPGA对 A D 转换器传过来的信号进行预处理，再送欢迎下载精品学习资源到 DSP进行信号降噪处理，保证了 MEMS陀螺信号处理系统处理的实时性；然后 DSP把处理后的结果送至上位机和经过串口输出，完成数字输出和模拟输出，满意不同的应用要求；2. 信号处理平台 AD 电路设计在整个 MEME陀螺信号处理平台中， A D 转换器是整个系统数据采集部分关键核心器件，信号处理系统中选用了美国德州仪器 TI 公司的 ADS8364作为 MEMS陀螺信号处理平台的 AD 转换器； ADS8364是 TI 公司推出的高速、低功耗、 6 通道 16 位 A D 转换芯片，共有6

23、4 个引脚；其时钟信号由外部供应，最高频率为 5 MHz，对应的采样频率是 250 kHz ；数字电源供电电压为 3 5 V，即可以与 3 3 V 供电的微掌握器接口，也可以与 5 V 供电的微掌握器接口；所以 ADS8364 特别适合应用在精度要求较高，结构简洁的嵌入式信号处理系统中；ADS8364 的时钟信号由外部供应，这里由FPGA供应时钟信号，主要是考虑到FPGA可以敏捷地转变时钟频率，进而转变系统的采样频率；A D 转换完成后产生转换终止信号EOC；将 ADS8364的 BYTE引脚接低电平，使转换结果以16 位的方式输出；地址模式信号 A0 ， A1， A2 打算 ADS8364的

24、数据读取方式，可以挑选的方式包括单通道、周期或FIFO 模式；将 ADD 引脚置为高电平，使得读出的数据中包含转换通道信息；考虑到数据采集处理系统的采样频率一般较高，假如用 DSP 直接掌握 ADS8364 的拜访，将占用 DSP 较多的资源，同时对 DSP的实时性要求也较高；因此在本系统设计中，用 FPGA实现 ADS8364的接口掌握电路，并将转换结果储备在 FPGA中，用 DSP 实现 FPGA 芯片的输出接口；图 2 为ADS8364与 FPGA的接口电路设计图；3. DSP 的串行通信接口设计TMS320VC33 DSP中的串口是一种同步串行接口，串行通信接口SCI 是采纳双线通信的

25、异步串行通信接口，即通常所说的UART口， VC33 内部带有串行通信模块，该串口支持16 级接收和发送 FIFO，可以与 PC 和其他异步通信外设进行数字通信，在信号处理平台系统中采纳 RS 232 通信方式将数据发给上位机，与TMS320VC33接口的外设选用 MAX3232；欢迎下载精品学习资源其次节、 MEMS陀螺仪信号处理平台系统任务分析MEMS信号处理系统划分为三个独立的任务：数据采集任务、陀螺信号处理任务和上位机通信任务；各个任务之间通过DSP BIOS的旗语信号量进行同步和和谐；数据采集任务是负责对MEMS陀螺的信号进行采集；该任务是系统的关键部分，优先级最高，执行时间比其他任

26、务短，因此选用 DSP BIOs 的硬件中断模块 HWI ；硬件中断模块HWI 具有严格的实时性和高优先级，一旦 SPIFIFO 接收寄存器被外部 ADC写满，立刻产生相应的中断， CPU 立刻挂起当前的任务，调用相应的中断服务程序数据采集任务，将FIFO 缓冲区内的采样值读入接收数据缓冲区，启动后续采样；这时中断服务程序退出，CPU的掌握权返仍给从前的任务；陀螺信号处理任务负责对采集到的数字量信号进行小波除噪和温度补偿等算法处理；在设计时引入了DSP BIOS 的另一种线程类型TSK来实现；任务是独立使用的CPU进程， 真正表达了多线程的思想，支持堵塞和优先级抢断；TSK共有 15 个优先级

27、，每个任务均有自己独立的堆栈，响应延时比较长，适合对实时性要求不是很高的进程；TSK 对象的优先级低于硬件中断HWI ，可依据任务的优先级和当前执行状况调度或抢占任务；陀螺信号处理任务在数据采集任务的闲暇周期执行，也就是在采样值写入FIFO 缓冲区这段时间执行；当数据采集任务执行完成，发送旗语信号量SEM_PROC陀螺信号的处理任务，对数据缓冲区内的采样值进行处理，假如没有收到旗语信号量 SEM_PRO任C 务自动挂起；上位机通信任务负责系统与外部通信，将处理完成的数据通过SCI 接口传输给上位机；上位机通信任务同样采纳DSP BIOS 中的 TSK 线程实现；上位机通信任务的优先级低 于任务

28、陀螺信号处理任务，在数据采集和信号处理的间隙执行；陀螺信号处理任务执行完成，发送旗语信号量SEM-XMIT上位机通信任务，将数据送出；第三节、 MEMS信号处理平台软件设计方案MEMS陀螺仪信号处理平台的软件设计包括DSP程序设计、 FPGA掌握和时序程序设计； DSP 编程的主要任务是初始化、治理板上的资源，并实现前端数字信号处理的算法；这里以 TI 公司供应的功能强大的 CCSCode Composer Studio 为集成开发环境；系统上电复位后；第一完成 DSP自身的初始化，包括配置 RAM模块，设置 I O模式、定时器模式、中断等，然后程序进人循环状态，等待中断；FPGA的软件设计主

29、要包括对 A D 的采集掌握、数据储备与传输的掌握、信号的预处理和同步时序的产生与掌握；第一由 FPGA把 A D 采集来的 MEMS陀螺仪的数据储备在FPGA中，然后由 FPGA对采集来的信号进行预处理，然后等待 DSP的掌握信号把预处理的信号送入 DSP中进行信号处理和传输；系统软件的设计方案如图 3 所示；欢迎下载精品学习资源五、基于 GPS的汽车导航系统的设计与实现第一节、主体掌握方案本系统是以单片机为主要掌握器件，基于GSP 模块的新型智能电动汽车底盘的导航系统设计；该车底盘具有智能避障、寻迹、测距、报警、寻光、行驶路程显示、行驶时间显示、车体所在环境温度显示、车体所在环境湿度显示、

30、人工定位等功能；可以使用无线遥控器掌握，并可以在上位机显示出它所在的位置等数据信息；本系统设计主要包括硬件电路的设计、实时操作系统程序设计、多机通信设计与总线接口的设计；系统框图如图1 所示；本系统硬件电路主要包括掌握模块、GPS 定位模块、电机驱动模块、传感器数据采集模块、网络节点接口模块、光报警模块、显示驱动模块、时间模块、键盘模块与无线通信模块组成；传感器数据采集模块由光电传感器进行对光线的跟踪，红外传感器进行对近距离的数据采集，声纳传感器进行对远距离的数据采集，温度传感器对车体四周的环境温度采集，湿度传感器对四周环境的相对湿度采集等；网络接口采纳串行通信方式；显示驱动模块由 LED 数

31、码管与液晶共同显示；无线通信模块采纳 FSK方式进行无线传输；欢迎下载精品学习资源图 1 系统框图其次节、 GPS定位系统设计GPS定位主要采纳技术特别成熟的GPS 模块进行与单片机的接口通信完成；电机驱动电路模块主要采纳H 型电路构建而成；GPS模块的电源接口供电有15v 、12v、 5v、3.3v 不等，本系统为了设计简洁采纳全新台湾HOLUX公司推出的SIRF 第三代高灵敏度超小型GPS接收模块这是最新推出的产品，采纳SiRF 第三代芯片，主要是定位灵敏度大大提高，例如在汽车上应用时，只要靠近车窗就能较好工作，使用更便利，定位也更精确；本模块主要是供应应从事 GPS模块二次开发的客户使用

32、的， GPS 模块使用 3.3 伏（ 70 毫安）直流工作电压，默认每秒输出一次 TTL 的 NMEA-0183 信号；此模块接口定义如表 1 所示；GPS 掌握模块口掌握模块方框图如图 2 所示；为了使车具有导航系统，所以在车体上安装了 GPS 模块，本设计采纳全新台湾HOLUX公司推出的SIRF 第三代高灵敏度超小型GPS接收模块，该模块由6 个掌握脚组成；为了减轻主控CPU 的负担，并且为了模块化硬件，所以该 GPS模块由一块 STC12C2052单片机进行单独的掌握，并且通过74HS573 与主单片机进行总线通信； STC12C2052 单片机与 GPS通过串行口连接，并且以4800b

33、ps 的波特率进行通信；单片机的 P1 口与 74HC573 的数据输入口相连接，作为并行的8 为数据总线使用，而LE 端口通过一个反响器与STC12C2052 单片机的P3.7连接，并且P3.7口通过一个74HC14 与主控单片机的INT0相连；这样当P3.7为低电平常数据缓冲器74HC573 的 LE 被选通，并且单片机的INT0 为低电平，这样就可以使用并行端口与主控单片机在中断中将数据读入；双色共阳极LED 的作用有两个，一个作用是可以供应应串行口更大的驱动才能；另一个作用可以看到信号是否在进行数据通信；表 1 GSP 管脚定义欢迎下载精品学习资源图 2 GPS 接口掌握与车体部分主控

34、方框图GPS 汽车卫星领航系统，是以具有独立CPU 和彩色显示屏以及电子地图模块的车载台为终端，通过卫星传递到主控中心，并与CDMA、移动网、互联网相联的网络系统；第三节、车体部分MCU主控模块设计车体部分的主控 MCU要采纳 RTX51系统来完成，依据RTX51系统的空间需要，要选用一个程序储备空间较大的CPU 来进行支持；本CPU 的串行接口用来与PTR8000 无线模块的掌握 CPU 进行通信；并行接口与GPS 模块掌握的 CPU 连接进行通信；并行接口仍与液晶接口、光电传感器组、红外传感器组、声纳传感器组连接进行外部传感器的数据采集；主控 CPU 的 P1.4P1.7用来掌握直流电机的

35、正转与反转；P1.0P1.4用来采集键盘的数据； MCU主控模块方框图如图2 所示；第四节、系统软件设计本系统分上位机与下位机两部分构成，其中上位机软件用VB 进行开发，是基于面对对象的大事驱动方式的程序；下位机采纳C 语言编程，基于 RTX51 Tiny实时操作系统框架进行设计；建立于Keil C的 IDE；并实现各部分的模块化设计；1、 车体主控部分软件设计欢迎下载精品学习资源图 3 车体部分软件流程图2、车体无线通信模块的软件设计无线模块采纳PTR8000 进行通信，此器件为SPI接口的一种无线通信模块，使用STC12C2052 来掌握 PTR8000；由于 STC12C2052 内部集

36、成了硬件的SPI接口功能；通过软件进行对单片机内部硬件的SPI接口设置，即可以完成SPI接口的读与写；由软件将PTR8000 的数据读回后经过单片机内部的程序处理，将无线数据通过STC12C2052的串行口发送给主机的 MCU；STC12C2052 单片机与主机以串行通信的方式2 进行通信；在通信的过程中，从机的发送采纳查询方式，接收采纳中断方式进行；而主机的发送也采纳查询方式完成，接收方式采纳中断方式；主机与从机的通信速率使用4800bps 完成；主从机将数据通信完毕后主机将向从机发回一条校验数据进行数据的校验；校验的方式采纳校验和方式；即将全部的数据进行求和后取余数；假如校验的数据不正确，从机将重新发送上次发送的那组数据；当数据发送胜利后，STC12C2052 单片机将再次读回无线通信模块PTR8000的数据，进行新一次的数据发送；欢迎下载精品学习资源图 4 车体部分无线模块软件流程图欢迎下载