基于FPGA/MCU的光电滚转角测量仪设计与应用

在EDA/PLD技术领域，本文探讨了一种创新的光电式滚转角测量仪设计，该系统专为智能化弹药的实验室环境开发，旨在提高测量精度并提供准确的基准参考。滚转角是精确制导的关键参数，传统方法可能依赖于陀螺仪或磁探测模块，但外部验证基准的需求促使了本文所述测量仪的研发。 测量仪的核心是基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）和MCU（Microcontroller Unit）的集成设计。FPGA负责实时处理和逻辑运算，而MCU则作为控制单元，协调各个部件的工作。滚转体上安装的红外发光二极管k负责定向发射红外光，通过滚转体的旋转，光线照射到侧支架上的光敏接收电路，这些电路由n个光敏三极管组成，n的数量取决于所需的测量精度。接收的光信号被转换为电压信号，再经FPGA处理，通过特定算法解析出滚转角度。 系统设计中，为了减少环境光线干扰，侧支架采用了封闭式结构，确保只有来自滚转体的红外光能被有效接收。此外，硬件框图包括红外光发射模块、光敏接收模块、FPGA/MCU信息处理模块、电源模块以及LED显示模块，它们协同工作，确保实时性和数据可靠性。FPGA/MCU信息处理模块是整个系统的神经中枢，负责数据采集、分析和传输，确保与上位机的通信顺畅，以便将测量数据送至主机进行进一步的分析和处理。 这种光电式滚转角测量仪不仅为弹体滚转角提供准确的测量基准，还具备灵活性和实用性，可以广泛应用于需要高精度角度测量的实验室或测试环境中，例如导弹研发、航空航天和自动化控制系统等领域。通过本文的设计，我们可以看到现代EDA/PLD技术如何在实际应用中发挥关键作用，提升测量设备的性能和精度。