本发明属于仪器设备测试领域，特别是涉及一种基于MEMS陀螺仪的炮管测速装置及方法。
背景技术：
炮管角速度直接影响火炮首发命中率和射击反应时间。现有的炮管角速度测试系装置大多采用传统陀螺仪对炮管速度进行采集。然而，传统陀螺仪的体积较大，导致测速装置体积大，安装到炮管困难。此外，传统陀螺仪采集的是模拟信号，在信号滤波和转换为数字信号的过程中，会存在信号不稳定与缺失的现象。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种基于MEMS陀螺仪的炮管测速装置及方法，缩小了测速装置的体积，提高了测试的稳定性和精度。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于MEMS陀螺仪的炮管测速装置，包括控制终端、下载通信模块、控制模块、通讯模块、MEMS陀螺仪、继电器和电源转换模块，其中控制终端用于设置控制参数，并根据MEMS陀螺仪反馈的测量结果分析炮管速度；所述下载通信模块用于下载控制终端的控制参数，并传输给控制模块；所述控制模块用于根据控制参数生成MEMS陀螺仪和继电器的控制指令；所述通讯模块用于实现控制模块和MEMS陀螺仪的信号交互，进行控制指令发送和测量结果反馈；所述继电器用于调整测速方向；所述MEMS陀螺仪用于测量火炮的角速度；所述电源转换模块用于实现电压转换，为控制模块、继电器和MEMS陀螺仪供电。
基于上述装置的测速方法，包括如下步骤：
步骤1、控制终端设置控制参数，包括默认电压、MEMS陀螺仪转动正方向、测速方向和生成图片的横坐标滚动速度，通过下载通信模块传输给控制模块；
步骤2、控制模块根据MEMS陀螺仪转动正方向、测速方向生成MEMS陀螺仪和继电器的控制指令，并通过通讯模块将MEMS陀螺仪控制指令传输给MEMS陀螺仪；
步骤3、继电器调整测速方向，MEMS陀螺仪测试该方向的火炮角速度，并通过通讯模块反馈给控制模块；
步骤4、控制模块将火炮角速度传输给远程控制端保存和显示。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：1)本发明采用MEMS陀螺仪，信号输出为数字信号，避免了模拟信号输出造成的信号的不稳定和缺失；2)本发明采用RS422串口通信作为MEMS陀螺仪数字信号的传输方式，采用CAN总线通信将MEMS陀螺仪采集的信号传输给控制终端，具有传输实时性强、传输距离远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点；3)本发明采用继电器作进行待测炮管四个测速方向的选择，可以按操作指令快速进行接通、断开；
附图说明
图1是本发明炮管测速装置的系统框图。
图2是STM32芯片引脚外接图
图3是RS422通信和调炮过程原理图。
图4是本发明炮管测速装置测速方法的流程图。
图5是本发明测速功能界面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。
如图1所示，基于MEMS陀螺仪的炮管测速装置，包括控制终端、下载通信模块、控制模块、通讯模块、MEMS陀螺仪、继电器和电源转换模块，其中控制终端用于设置控制参数，并根据MEMS陀螺仪反馈的测量结果分析炮管速度；所述下载通信模块用于下载控制终端的控制参数，并传输给控制模块；所述控制模块用于根据控制参数生成MEMS陀螺仪和继电器的控制指令；所述通讯模块用于实现控制模块和MEMS陀螺仪的信号交互，进行控制指令发送和测量结果反馈；所述继电器用于调整测速方向；所述MEMS用于测量火炮的角速度；所述电源转换模块用于实现电压转换，为控制模块、继电器和MEMS陀螺仪供电。
如图2-3所示，作为一种具体实施方式，所述控制模块基于STM32单片机，包括芯片STM32F107VCT6、芯片MC1413、第一20芯双排插座J1、第二20芯双排插座J2和20针双排针JATG，所述下载通信模块采用CAN收发芯片SN65HVD230，通讯模块采用RS422通信芯片MAX488，所述继电器采用HK4100F-DC5V-SHG，所述电源转换模块采用电平转换芯片74LVC4245，所述继电器包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器，其中：
所述芯片STM32F107VCT6的PB8引脚CANH_1接第二20芯双排插座J2的15脚，PB9引脚CANL_1接第二20芯双排插座J2的16脚，PA9引脚USART1_TX接MAX488的3脚，PA10引脚USART1_RX接MAX488的2脚，PB12引脚CANH_2接第二20芯双排插座J2的19脚，PB13引脚CANL_2接第二20芯双排插座J2的20脚；
MAX488的5脚作为RS422通信的Y口接20芯双排插座J1的7脚，6脚作为RS422通信的Z口接20芯双排插座J1的8脚，7脚作为RS422通信的B口接20芯双排插座J1的9脚，8脚作为RS422通信的A口接20芯双排插座J1的10脚；
所述第一20芯双排插座J1的5脚接地，6脚接+5V电；
所述第二20芯双排插座J2的1-3脚接5V地，9脚接24V地，10脚接24V电；11脚通过第二继电器连接在MC1413的16脚，实现功能为“左”；12脚通过第四继电器连接在MC1413的15脚，实现功能为“上”；13脚通过第一继电器连接在MC1413的14脚，实现功能为“右”；14脚通过第一继电器连接在MC1413的13脚，实现功能为“下”；17脚连接芯片STM32F107VCT6的第PA4脚，实现功能为“DA输出口1”；18脚连接芯片STM32F107VCT6的第PA5脚，实现功能为“DA输出口2”；
所述20针双排针JATG的4、6、8、10、12、14、16、18、20脚接地。
如图4所示，基于上述装置的测速方法，包括如下步骤：
步骤1、控制终端设置控制参数，包括默认电压、MEMS陀螺仪转动正方向、测速方向和生成图片的横坐标滚动速度，通过下载通信模块传输给控制模块；
步骤2、控制模块根据MEMS陀螺仪转动正方向、测速方向生成MEMS陀螺仪和继电器的控制指令，并通过通讯模块将MEMS陀螺仪控制指令传输给MEMS陀螺仪；
步骤3、继电器调整测速方向，MEMS陀螺仪测试该方向的火炮角速度，并通过通讯模块反馈给控制模块；
步骤4、控制模块将火炮角速度传输给远程控制端保存和显示。
图5为控制终端用计算机测速功能界面，包括“开始”按钮、“调炮”按钮、“调炮停止”按钮、“电压清零”按钮、“清空”按钮、“炮管复位”按钮。此外，在左下角“文件”菜单中还有“保存”、“打印”功能。测速前需设置默认电压、陀螺仪转动正方向、测速方向以及生成图片的横坐标滚动速度。点击按钮“开始”测试CAN总线连接是否正常。如果操作正常，点击按钮“调炮”启动测速设备，读取通过CAN总线传输的角速度数据，并绘制成图像。