弹箭的静态特征参数有 质量、质心、偏心、赤道转动惯量、极转动惯量等，这些参数直接决定了弹箭飞行轨道性能的好坏， 因此 保证 弹箭静态参数的精确对弹箭的制造和弹箭命中率的提高有着重要的意义。根据弹箭静态参数的指标要求，所设计的弹箭静态参数测量系统必须具有高精度，因此采用先进的三传感器测试原理 进行 弹箭静态参数的测量 。测量系统由质量质心质偏心测量系统、赤道转动惯量测量系统、极转动惯量量系统三部分组成。 硬件电路由 89S52 单片机 电路 ， A/D 转换电路 ， 串口通信电路 ， 周期信号调理电路 等构成；下位机软件采用 C 语言 编写， 实现对重量和周期信号的采集及处理 ； 上位机软件采用 C# 编写操作界面 ， 通过 RS232 与单片机进行通信 ， 实现对单片机下发指令、采集信号、处理信号、显示和保存结果等功能。59933
毕业论文关键词 ： 质量 质心 质偏心 转动惯量 单片机 C#
Title Hardware and software design of measurement systemfor p rojectile ’ s static structural parametersAbstract Abstract Abstract AbstractThe static structural parameters of the projectiles include mass , masscentroid , mass eccentric , equatorial rotation inertia,pole rotationinertia , etc , and these parameters directly decide the performance of theprojectiles ’ flight track , therefore to ensure the static parameters ofprecise is important to the manufacturing and hit rate .According to the requirements of the parameters ,the measurement systemmust have high accuracy , so the use of advanced tri-sensors testprinciple,achieving measurement under the same mechanical equipment.Thesystem consists of the mass and centroid and eccentric system,theequatorial rotary inertia system ,the polar rotary inertia system.Hardwarecircuit is comprised by 89S52 circuit , A/D conversion circuit,serialcommunication circuit,periodic signal conditioning circuit,etc ;lowercomputer software using C language based on MCU to achieve weight and cyclesignal acquisition and processing ; PC software uses C# to write the operatorinterface,and communicates with MCU via RS232, such achieving thefunction such as signal acquisition,signal processing , display , saving theresults and so on.
Keywords: mass mass centroid mass eccentric rotary inertiaMCU C#
目录
1 绪论 . 1
1.1 课题研究背景及意义 . 1
1.3 本文工作安排 . 3
2 测量系统整体设计 . 4
2.1 测量原理 . 4
2.2 机械测量装置介绍 . 7
2.3 下位机系统设计 . 9
2.4 上位机系统设计 . 10
3 下位机系统设计 . 11
3.1 硬件设计 . 11
3.2 软件设计 . 21
3.3 本章小结 . 26
4 上位机系统设计 . 27
4.1 初始化模块 . 27
4.3 测量模块 . 30
4.4 本章小结 . 32
5 数据处理与误差分析 . 33
5.1 测量数据处理 . 33
5.2 误差分析 . 36
5.2 本章小结 . 36
结论 . 37
致谢 . 38
参考文献 . 39
1 1 1 1 绪论绪论绪论绪论1.1 1.1 1.1 1.1 课题研究背景及意义 课题研究背景及意义 课题研究背景及意义 课题研究背景及意义弹箭的含义 很 广泛 ， 包括 导弹 、 火箭弹 、 炮弹 、 枪弹等 。 由于弹箭武器具有 飞行速度 快 、 射程远、 杀伤半径 大 、 威力强等优点，它们在军事上有着非常重要的地位 。伴 随着 科学水平 的 不断提高 ， 军事上对弹箭武器命中率的要求也越来越高 ， 而提高弹箭武器命中率的一种方法是尽可能提高弹箭静态特征参数测量系统的测量精度来保证弹箭武器的平稳飞行。弹箭的静态特征参数有 质量、质心、质偏心、赤道转动惯量、极转动惯量等 ， 而这些参数直接关系到弹箭性能的好坏 。 在 弹箭 的 实际制造过程中 ， 由于制造材料 的 密度分布不均、零件加工误差、部件 的 装配误差、内部装填物分布不均 等因素的存在 ，将 会导致弹箭整体 的 质量分布不均， 使得 质心在轴向 实际位置与 设计位置 有所相差 ，同时也 将使得 弹箭的旋转轴 产生 偏 离，进而产生偏心距 [1]。质心 的轴向位置的偏离也会 使得 弹箭飞行的章动角 变大 ， 空气阻力 会随着 章动角 的变大而增大 ， 进而 会影响射程 ， 也会 直接影响弹箭飞行的速度和稳定性 。 偏心 距则 会影响弹箭飞行的轨道 ， 最终将 会影响弹箭 武器 的命中率 。所以弹箭静态特征参数的精确是弹箭优质的重要保证 ，设计出高精度的弹箭特征参数测试仪对弹箭的制造和使用也就有着非常重要的意义 。转动惯量是刚体转动 惯性 大小的 量度 ， 是表征刚体特性的物理量 ， 它 的大小不与物体质量有关，还与 转轴 的 位置 和 刚体质量 的 分布有关 [1]。 转动惯量对弹箭的飞行稳定性和起始扰动以及其他外弹道的性能有着非常重要的影响 ， 根据弹箭的转动惯量可以 判断弹箭成品是否满足设计要求 ， 并且可以为弹箭的设计 、 射击结果的分析 、 弹箭飞行姿态的计算以及弹箭不平衡度的计算提供数据 ， 也可以为弹箭形状的改进提供信息。质量 、 质偏心 、 质心 、 转动惯量等特征参数 除了 对弹箭武器的制造有着很重要影响 ， 在其他产业领域 中也 同样 受到了重视 源]自{751^*论\文}网·www.751com.cn/ 。 在航天工业 领域里 ， 航天飞 机 、 人造卫星等都需要测量 这些参数 ， 以 保证 产品符合设计 的 要求 ， 确保产品可以 按照预 设的轨道完成上天 的 使命 。 在航空工业 领域里 ， 若要 安全 掌控 飞机 的 飞行 ， 就 需 了解飞机的性能 ， 同样 也 需要测量飞机 静态特征参数 。 在汽车 和 电机 领域里 ， 各 个 零部件 尤其 是转动 零 部件必须 要 测试它的 静态参数 ， 而且汽车 装配 之 后也需 要进行质量和质心位置的测量，以保证电机、车辆的性能符合设计要求。因此，质量、质心、质偏心、转动惯量等特征参数在航空、航天、兵器、电机 、汽车等领域中都具有非常重要的意义 , 为了能够准确得到特征参数，就必须得有一套具有高精度的测量系统。 89S52单片机弹箭结构特征数测试系统软硬件设计:http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_65275.html