【摘要】：隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步,人們?cè)絹碓綇?qiáng)調(diào)時(shí)間的重要性,一個(gè)人守時(shí)與否被認(rèn)為是其家教以及個(gè)人修養(yǎng)的體現(xiàn)。關(guān)于守時(shí),不可避免的需要擁有一個(gè)精準(zhǔn)的時(shí)間參考,然而再高端奢華的手表都存在走時(shí)誤差。以機(jī)械表為例,一臺(tái)能夠快速且精準(zhǔn)地獲知機(jī)械表走時(shí)誤差,并給出修正建議的測(cè)量系統(tǒng)是極具實(shí)際意義的。論文在此背景之下,研制了便攜式機(jī)械表走時(shí)精度測(cè)量儀。系統(tǒng)通過對(duì)機(jī)械表振動(dòng)聲信號(hào)進(jìn)行聲電轉(zhuǎn)換、連續(xù)采集以及相應(yīng)的時(shí)延估計(jì)解算,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械表走時(shí)誤差的實(shí)時(shí)測(cè)量。論文首先結(jié)合機(jī)械表走時(shí)精度測(cè)量的發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)系統(tǒng)研制的原理及意義進(jìn)行了闡述。隨后對(duì)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì),硬件平臺(tái)的搭建,包括信號(hào)的接收轉(zhuǎn)換、調(diào)理放大、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、電源以及顯示平臺(tái)進(jìn)行了說明。整個(gè)硬件平臺(tái)以TI公司的TMS320F28335為核心,將機(jī)械表機(jī)芯振動(dòng)產(chǎn)生的聲信號(hào)經(jīng)加速度計(jì)轉(zhuǎn)換后送至增益放大電路,經(jīng)調(diào)理放大濾波后由24位采樣芯片AD7762進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并發(fā)送至DSP。DSP作為主控芯片負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理、外圍電路的控制以及對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的時(shí)延估計(jì)運(yùn)算,得到目標(biāo)信號(hào)的時(shí)延估計(jì)值。通過信號(hào)源輸入確定的已知信號(hào)進(jìn)行相同的算法運(yùn)算,來判定系統(tǒng)算法的可靠性,完成算法可靠性判定后將解算結(jié)果顯示于液晶屏。系統(tǒng)通過將對(duì)機(jī)械表走時(shí)精度測(cè)量的結(jié)果與市面上最精確的Watch ExpertⅢ型校表儀的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比對(duì)來完成自身測(cè)量精度的校準(zhǔn)。系統(tǒng)采用單電源+5V供電,通過電源轉(zhuǎn)換模塊優(yōu)化系統(tǒng)供電結(jié)構(gòu),滿足系統(tǒng)多電壓供電需求,實(shí)現(xiàn)便攜式、低功耗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。論文重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)硬件平臺(tái)、軟件算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)整體測(cè)試進(jìn)行論述。實(shí)測(cè)結(jié)果表明,本系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)測(cè)量精度較高,工作模式配置簡單,能滿足對(duì)大部分機(jī)械表的走時(shí)精度測(cè)量的優(yōu)點(diǎn),且功耗較低,便于攜帶。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH714.521
【圖文】：

圖 1.1 傳統(tǒng)校表儀功能框圖石英鐘表以石英晶體振蕩器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)（主流為 32.768kHz，部分為75kHz）作為驅(qū)動(dòng)時(shí)基，該信號(hào)經(jīng)分頻后驅(qū)動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)完成計(jì)時(shí)。所以匹配于石英鐘表的校表儀設(shè)計(jì)原理是基于取出石英鐘表的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，根據(jù)信號(hào)脈沖之間的寬度來測(cè)量石英鐘表的走時(shí)精度。石英鐘表相較于機(jī)械表有所不同，其工作原理是由晶振產(chǎn)生的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，走時(shí)精度比機(jī)械表要高很多。國際上規(guī)定石英鐘表的走時(shí)誤差應(yīng)不超過 0.5s/d，即每秒的偏差不能超過65.787 10 s ，這就需要石英鐘表測(cè)量儀器的發(fā)射信號(hào)時(shí)間精度至少為71 10 s 。同時(shí)為了保證瞬時(shí)日差能達(dá)到±0.01s/d 的可調(diào)量，每秒分辨率需要達(dá)到71.16 10 s ，要求適用于石英鐘表的校表儀需要具備高精度的波形發(fā)生器和 A/D采集模塊[2]。隨著社會(huì)的進(jìn)步，測(cè)量儀器逐漸向數(shù)字化，微電子化，多功能化發(fā)展。數(shù)字處理技術(shù)的應(yīng)用使得測(cè)量儀器向著高精度、高可靠性、低功耗和多適用性方向轉(zhuǎn)變。同時(shí)相對(duì)于傳統(tǒng)模擬儀器的顯示方式，數(shù)字化儀器將測(cè)量結(jié)果顯示于液晶屏上，使得結(jié)果一目了然，消除了視覺誤差。

第 2 章 系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)將對(duì)便攜式機(jī)械表走時(shí)精度測(cè)量儀的各功能模塊設(shè)計(jì)、芯片選型主要器件工作參數(shù)及其外圍電路進(jìn)行分析，著重于對(duì) A/D 采集電及 DSP 中心處理模塊進(jìn)行介紹。總體結(jié)構(gòu)件平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械表走時(shí)精度的實(shí)時(shí)、高精度測(cè)量。用性，需要具備集成度高、便攜式、低功耗等特性。系統(tǒng)硬件平.1 所示。表音信號(hào)經(jīng)過加速度計(jì)轉(zhuǎn)換之后進(jìn)入信號(hào)調(diào)理模塊，由調(diào)理信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。DSP 作為主控芯片將完成對(duì)外部 A/D 以及算法可靠性判定。最后，將解算結(jié)果通過 GPIO 口以數(shù)字、晶屏顯示模塊上。

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