FPGA/MCU光电滚转角测量仪设计与应用

"基于FPGA/MCU的光电式滚转角测量仪是一种用于精确测量弹丸滚转角度的设备，尤其适用于实验室环境中的校验和数据对比。该测量仪利用红外光发射和接收原理，结合FPGA（Field-Programmable Gate Array）和MCU（Microcontroller Unit）的处理能力，实现实时滚转角测量和数据通信。" 在智能化弹药的研发中，弹丸的滚转角是至关重要的参数，它影响着弹道修正和制导的精度。通常，滚转角可以通过陀螺仪或磁探测模块测量，但这些测量结果需要通过独立的外部基准进行验证。本文提出的光电式滚转角测量仪就是这样的基准工具，它可以安装在实验转台上，实时输出滚转角度，并通过通信接口将数据发送到上位机进行进一步分析。 系统整体方案采用了分模块的设计。滚转体（a）能够沿轴向360度旋转，其上固定有红外发光二极管，发出的光束沿径向向外。侧支架（b）为封闭式设计，以防环境光干扰，其周向均匀布置了多个光敏接收电路，当红外光被接收时，光信号会被转化为电压信号并送入主控板。主控板通过FPGA/MCU进行信息处理，判断光敏三极管的接收情况，以此计算出滚转角度。如果滚转体旋转到两个光敏三极管之间，信号会通过AD转换和特定算法处理，确保准确解算滚转角。 硬件设计方面，系统包括红外光发射模块，采用具有强方向性的PH303红外发光二极管，通过510Ω限流电阻连接到MCU。当滚转体到达特定角度时，MCU控制发光二极管发光。光敏接收模块则接收这些光信号，并将其转化为电信号。FPGA/MCU信息处理模块负责处理这些信号，计算滚转角。此外，系统还包括电源模块以提供稳定供电，以及LED显示模块，实时显示滚转角度。 基于FPGA/MCU的光电式滚转角测量仪通过精密的光学和电子技术，实现了对弹丸滚转角的高精度测量，是实验室环境中验证和优化弹道测量技术的重要工具。通过与上位机的通信，该系统可以无缝集成到更复杂的测试环境中，提供可靠的数据支持。