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目录
1. 引言 ........................................................... 2
2. 稳定平台的性能要求 .............................................. 2
3. 稳定平台的组成及工作原理 ........................................ 3
4. 机电式稳定平台驱动系统传动形式 .................................. 4
5. 舰载雷达稳定平台控制系统框图 .................................... 5
6. 单片机的选择 .................................................... 6
1)8051单片机基本组成 .......................................... 7
2)复位电路及时钟电路 ............................................ 8
7. 外扩RAM的选择 .................................................. 8
1)外存储器的选择 ................................................ 8
2）SRAM6264与单片机的连接方法 .................................. 9
8. 角位移传感器的选择 ............................................. 10
9. A/D转换器的选择 ............................................... 11
10. 角位移传感器与A/D之间运放电路的设计 ........................... 12
11. 陀螺仪的选用 ................................................... 13
12. D/A转换器的选择 ............................................... 15
13. DAC0832外接运算放大器的设计 ................................... 17
14. 伺服单元以及交流伺服电机的选择 ................................. 18
15. 电源的设计 ..................................................... 19
16. 结语 .......................................................... 21
17. 参考文献....................................................... 22 2 / 22
舰载雷达稳定平台设计说明书
题目说明:两自由度稳定平台用于保证船载雷达不受海浪颠簸的影响,始终保持雷达底座得水平.使用时在运动平台上安装两个角位移传感器,实时检测平台的位姿.而后根据测量得到的平台转角包括俯仰和滚动角度,来控制电机进行角度补偿,从而保证上平台始终水平。为保证控制精度，系统采用伺服电机作为驱动部分。
1、 角位移传感器检测电路
2、 伺服电机驱动电路
3、 单片机及其接口电路
4、 系统结构图
1. 引 言
舰载雷达的天线座通常由方位转台和双轴稳定平台组成。它安装在舰艇桅杆的顶部，工作在海洋环境中。由于舰艇以及安装在舰艇桅杆顶部的天线座和安装在天线座方位转台上的雷达天线受海上风浪的扰动而产生纵、横摇及垂荡(升沉)运动，使得方位水平基准不断地发生变化，而舰艇摇荡运动和遭遇风浪均属随机过程变量，使雷达天线探测波束受舰艇摇摆的影响而不稳定，常会使被探测目标丢失，所以舰载雷达通常必须设置稳定平台，使稳定平台的纵摇和横摇驱动系统补偿舰艇的摇摆运动，使方位轴的轴线和水平面保持垂直，从而保证天线在水平面内作方位旋转运动，目标也不会因舰艇摇摆而丢失，确保了对空、对海探测的精度，保证了舰载雷达的正常工作。
2.稳定平台的性能要求
对于舰载警戒雷达来说，它的天线座通常是由方位转台和双轴稳定平台组成的。它安装在舰船桅杆的顶部，工作在海洋环境中。在伺服系统的控制下，方位转台的驱动系统能使天线以所需要的转速旋转。稳定平台的纵摇和横摇驱动系统能补偿舰船的摇摆运动，使方位轴的轴线与水平面保持垂直，从而保证天线在水平面内作方位旋转运动。
舰载雷达稳定平台必须满足下述性能要求：
(1)稳定平台架设在舰艇上，基座是不稳定的。因为舰艇在航行时会发生纵摇、横摇、升沉及航向改变。根据舰艇的摇摆幅度和摇摆周期，稳定平台的纵摇和横摇驱动系统必须满足架设在方位转台上 3 / 22
的天线所需要的摇摆范围、摇摆角速度和角加速度， 补偿舰艇的摇摆运动。
一般稳定平台纵、横摇的工作角度和周期为：
纵摇： 工作角度±5° (最大±10°)，平均周期4-7s。
横摇： 工作角度±20°(最大±25°)，平均周期7～12s。
(2)稳定平台的纵、横摇驱动系统以及方位驱动系统应具有良好的传动性能，工作可靠，维护方便。
(3)稳定平台应具有足够的稳定精度 对于舰载警戒雷达，稳定误差通常要求在摇摆范围内小于0．5。。
(4)稳定平台应具有足够的强度和刚度，布局要合理，结构要紧凑。
(5)尽量减轻稳定平台的重量，以利于降低舰艇的重心，提高舰艇的稳定性。
(6)稳定平台应在相对风速40m／s时正常工作，相对风速55na／s时不损坏。
(7)稳定平台应具有水平锁定功能、机械限位保护功能和自动归零功能。
3.稳定平台的组成及工作原理
舰载雷达的稳定平台通常由纵摇驱动系统、横摇驱动系统、轴位传感装置、平台、由纵／横摇框架组成的框架组件(或十字架)、基座等部件组成。横摇轴与舰首尾线平行，纵摇轴与舰首尾线垂直。纵摇驱动系统带动纵摇轴摆动，横摇驱动系统带动横摇轴摆动。
稳定平台的工作原理如图1所示。图中方位水平仪(即垂直陀螺仪)装在舰上，其运动示意图如图2所示。 4 / 22
在万向架上装有几个高速转动的转子，它的横摇轴也与舰首尾线平行，纵摇轴与舰首尾线垂直，纵摇轴和横摇轴上也装有轴位传感器。高速转动的陀螺，可以形成稳定的水平基准。当舰艇在海上航行发生纵、横摇时．高速陀螺保持水平，方位水平仪的纵、横摇轴产生与舰艇摇摆方向相反的转动，在纵、横摇轴上的轴位传感器产生摇摆信号P、R，与稳定平台纵、横摇轴轴位传感装置信号P 、R 进行比较，得出误差信号Ep和Er经过放大，加到纵、横摇驱动系统，使稳定平台的纵、横摇轴跟随方位水平仪的纵、横摇轴转动，保持稳定平台水平。
4.机电式稳定平台驱动系统传动形式 5 / 22
表 l 机电式稳定平台驱动系统的传动形式
雷达类型 机电式稳定平台驱动系统的传动形式
A 型(图3)
半框架式稳定平台，机座安装在舰艇上。纵摇和横摇驱动电机通过二级齿轮传动和一级滚珠丝杠传动 分别使天线系统作纵摇和横摇运动。横摇驱动装置设置在基座上，横摇滚珠丝杠与横摇框架转销连接，纵摇驱动装置设置在横摇框架上，纵摇滚珠丝杠与纵摇框架转销连接。驱动电机采用某厂推出的IFT5交流伺服电机，它带有制动器、测速机和编码器。
B型(图4) 全框架式稳定平台，机座安装在舰艇上。纵摇和横摇驱动电机通过二级齿轮传动和一级滚珠丝杠传动 分别使天线系统作纵摇和横摇运动。横摇驱动装置设置在基座上，横摇滚珠丝杠与横摇框架转销连接，纵摇驱动装置设置在横摇框架上，纵摇滚珠丝杠与纵摇框架转销连接。驱动电机采用某公司推出的新型伺服电机 它带有制动器、测速机和编码器。
C型(图5) 半框架式稳定平台，机座安装在舰艇上 纵摇和横摇驱动电机通过谐波减速器和一级扇形齿轮传动分别使天线系统作纵摇和横摇运动。横摇驱动装置设置在基座上，横摇扇形齿轮固定在横摇轴上。纵摇驱动装置设置在横摇框架上，纵摇扇形齿轮固定在纵摇轴上。驱动电机采用某厂推出的IFT5交流伺服电机，它带有制动器、测速机和编码器。
5.舰载雷达稳定平台控制系统框图 6 / 22
图6控制系统框图
由垂直陀螺仪和两个角位移传感器将角度信号传送给单片机,经过程序运算控制后经过DA转换放大给伺服单元,进而控制伺服电机转动以保持平台稳定,各种芯片和元件的供电均由电源提供。
6.单片机的选择
本设计采用MCS-51系列单片机中的8051。MCS-51单片机主要包括的内部结构有8位的CPU、4KB的ROM存储器、128B的RAM存储、两个定时器/计数器、中断系统、4个并行I/O接口、1个串行接口和片内的时钟振荡器。MCS-51单片机像一般的微处理器一样采用了总线结构，即内部的各个基本组成部分是通过总线联系在一起的，运行过程中产生的数据信息、地址信息和控制信息是分别通过内部的数据总线、地址总线和控制总线进行传递的。
这里选用的是8051单片机，它的引脚如下