倾角测量论文讲义.doc

目 录 第一章 简介…………………………………………………………………（8-11） 1．1 引言……………………………………………………………………… (8) 1．2 三轴倾角传感器ADXL345简介…………………………………………（8） 1．3 三轴倾角的计算 …………………………………………………… （8-9） 第二章 总体设计方案及原理框图……………………………………… （13-15） 2．1 原理框图……………………………………………………………… （13） 2．2 总体设计方案……………………………………………………… （13-15） 第三章 硬件设计………………………………………………………… （16-18） 3．1 传感器硬件电路……………………………………………………… （16） 3．2 液晶显示器硬件电路……………………………………………… （16-17） 3．3 报警电路…………………………………………………………… （17-18） 3．4 总硬件原理图………………………………………………………… （18） 第四章 软件设计………………………………………………………… （19-24） 4．1 软件的功能需求……………………………………………………… （19） 4．2 各部分程序框图…………………………………………………… （19-24） 第九章 参考文献…………………………………………………………………（28） 附　录 器件清单全部程序和实物图片…………………………………… （30-41） 第一章 简 介 1.1 引言 随着市场需求和科技的发展，人们对工程、机械、航空、航海设备的可靠性和稳定性提出了更高的要求，其中姿态测量是一项重要的指标。倾角传感器是测量关于某一基准面的倾斜角或者是姿态的装置。目前，市场上已有单轴、双轴、三轴的倾角传感器，但大多都价格昂贵或者体积较大。本文提出以传感器和单片机实现的设计，可大大降低系统成本，不但可以构成一个单独的数字输出传感器，也可以作为一个测量模块，嵌入到测量控制系统中，广泛应用于机器人控制、平台姿态(俯仰和滚转)测量、双轴加速度测量等系统中。1.2 三轴倾角传感器ADXL34简介 ADXL345是一款小巧纤薄的低功耗三轴加速度计，可以对高达±16 g的加速度进行高分辨率（13位）测量。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI（3线或4线）或者I2C数字接口访问。ADXL345非常适合移动设备应用。它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。它具有高分辨率（4 mg/LSB），能够测量约0.25°的倾角变化。使用ADXL345等数字输出加速度计时，无需进行模数转换，从而可以节省系统成本和电路板面积。此外, ADXL345内置多种功能。活动/非活动检测、单击/双击检测以及自由落体检测均在内部完成，无需主机处理器执行任何计算。内置32级FIFO存储缓冲器可以减轻主机处理器的负担，起到简化算法和省电的作用。利用内置的活动/非活动检测功能，将ADXL345用作“运动开关”（无活动时关闭整个系统，检测到活动时才开启），系统可以实现进一步省电。 ADXL345是一款小巧纤薄的低功耗三轴加速度计，可以对高达±16 g的加速度进行高分辨率（13位）测量。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI（3线或4线）或者I2C数字接口访问。 ADXL345非常适合移动设备应用。它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。它具有高分辨率（4 mg/LSB），能够测量约0.25°的倾角变化。使用ADXL345等数字输出加速度计时，无需进行模数转换，从而可以节省系统成本和电路板面积。此外， 2ADXL345通过IC或SPI接口进行通信。 1.3 三轴倾斜的计算 引入第三轴时可在全球范围内确定传感器的方向。可通过传统的直角坐标系(x,y,z)球面(ρ,θ,φ)转换法来表征xy平面倾斜角θ及重力矢量倾斜角,ADXL345输出的X、Y、Z三个轴向德原始数据，要得出角度值必须要经过实际换算，其公式如下所示: 1.4 STC89C51单片机简介 1.4.1 STC89C51系列单片机的主要性能特点 STC89C51系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码与传统8051单片机完全兼容。 MCS－51的主要特点为： ◆CPU为8位； ◆片内带振荡器，频率范围为1.2~12MHz； ◆片内带128字节的数据存储器；（RAM） ◆片内带4KB的F