李松嶺，楊昌福，李宇彤北華航天工業(yè)學(xué)院電子與控制工程學(xué)院，河北廊坊　　065000

基于80C52的水平測量儀系統(tǒng)的設(shè)計

0 引　言

傾角是反映裝置當(dāng)前狀態(tài)的重要指標(biāo)，在高精度激光儀器水平、工程機(jī)械設(shè)備調(diào)平、雷達(dá)車輛平臺檢測、衛(wèi)星通訊車姿態(tài)檢測等場合作用巨大。然而，要實(shí)現(xiàn)高精度的水平測量往往利用價值昂貴的水平測量儀，本文利用ADXL202、STC89C52兩款較為常見的芯片實(shí)現(xiàn)了較高精度的水平測量。

1 總體方案設(shè)計

本文結(jié)合單片機(jī)技術(shù)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)場要求設(shè)計一款低成本、高性能的水平測量儀。首先利用雙軸加速度傳感器對當(dāng)前角度進(jìn)行檢測，利用單片機(jī)對x、y軸輸出進(jìn)行檢測計算，最終利用液晶顯示傾斜角度。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計

2.1雙軸加速度傳感器ADXL202

ADXL202是ADI公司出品的低成本、高精度雙軸加速度傳感器，它可以測量從-2g~2g變化的加速度。它內(nèi)部主要由X、Y傳感器、占空比調(diào)制器等電路組成，通過占空比不同的方波輸出，由于其方波周期可調(diào)，因此可以適合不同的單片機(jī)。當(dāng)傳感器出于水平狀態(tài)且正常工作時，X、Y傳感器將檢測到的加速度轉(zhuǎn)換成方波然后進(jìn)入占空比調(diào)制器，調(diào)制結(jié)束以后從X、Y輸出調(diào)制好的不同占空比的方波，方波的占空比正比與加速度成正比，并提供給單片機(jī)檢測計算。

2.2核心控制器單片機(jī)STC89C52；液晶顯示1602

在本系統(tǒng)中，主要應(yīng)用單片機(jī)STC80C52的定時器T0、T1進(jìn)行脈寬測量，進(jìn)而得到不同占空比，最終計算得到X、Y的傾角給后級的液晶顯示出來。

LCD1602B是一種能夠同時顯示16*2個字符、字母或者數(shù)字的液晶顯示模塊、高電平有效顯示。本系統(tǒng)用于將單片機(jī)傳過來的角度值進(jìn)行顯示，

3 軟件程序設(shè)計

本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，以keil uVision2為開發(fā)環(huán)境進(jìn)行編程，使用C語言進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)環(huán)境中集成有匯編器、調(diào)試器，使開發(fā)更加簡單方便。

根據(jù)硬件電路的工作原理，開機(jī)后對加速度傳感器進(jìn)行初始化。并且將單片機(jī)初始化，將T0、T1設(shè)置為工作方式一并設(shè)置GATE為高電平準(zhǔn)備進(jìn)行脈寬測量，測量結(jié)果送至單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行計算，最后將結(jié)果送至液晶顯示模塊顯示，其中傾角計算過程如下。

加速度以不同占空比的方波輸出，由ADXL202技術(shù)手冊可知，當(dāng)水平放置且無角度變化時的占空比為50%，變化每個g時占空比變化量為12.5%。用T1/T2為占空比，其中T1為單片機(jī)計算的脈寬，T2為周期，可以由不同外加配置電阻確定，具體見下表1。

則加速度輸出 A(g)=(T1/T2-0.5)/12.5%

本系統(tǒng)采用ADXL202水平放置，原理示意如下圖1。

則AX=g*sin(α)， AY=g*sin(β)

其中的AX、AY為X、Y軸輸出的加速度。

則角度為α=arcsin(AX/g)、β= arcsin(AY/g)程序流程如圖2所示。

4 結(jié)論

基于STC89C52的水平測量儀，實(shí)現(xiàn)了低成本的精度較高的水平測量，克服較高精度測量時利用成品水平測量儀價格昂貴，體積龐大的缺點(diǎn)，可以應(yīng)用于實(shí)際。

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李松嶺，楊昌福，李宇彤
北華航天工業(yè)學(xué)院電子與控制工程學(xué)院，河北廊坊065000

摘要為在成本較低的情況下實(shí)現(xiàn)較高精度的水平測量，實(shí)現(xiàn)對設(shè)施水平狀態(tài)的清晰了解，以實(shí)現(xiàn)其狀態(tài)的調(diào)整，結(jié)合水平測量的要求設(shè)計了一個基于單片機(jī)控制的水平測量儀。系統(tǒng)主要采用ADXL202加速度傳感器、STC89C52實(shí)時計算檢測角度并且利用LCD1602B顯示當(dāng)前傾角。

關(guān)鍵詞水平測量；雙軸加速度傳感器；ADXL202；STC89C52

Based on STC89C52 Gradienter System

AbstractHow to high accuratelymeasure horizontal angulation in the low cost ，realize knowing the horizon angel of the device in order to adjust its condition.This scheme using requirement of gradienter designed a device which based onSTC89C52 Gradienter System.This system use Dual Axis Accelerometers ADXL202、STC89C52 calculate horizon angel in actual time and use LCD1602B display current angle.

KeywordsHorizontal angulation; Dual Axis Accelerometers ADXL202; STC89C52

中圖分類號TP39

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1674-6708（2015）140-0158-01