【正文】 2021 屆測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文 1 高精度傾角測(cè)量電路的設(shè)計(jì) 摘 要 本文論述了高精度傾角測(cè)量電路的原理和現(xiàn)狀，選擇了高精度傾角傳感器 LCF100 電路設(shè)計(jì)測(cè)量?jī)A角。采用了 ADUC845 單片機(jī)作為傾角信號(hào)控制的核心、 MAX293 作為低通濾波器、 AD7701 作為模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片、 MAD491 作為電平轉(zhuǎn)換的芯片，完成了各個(gè)芯片硬件電路 設(shè)計(jì)、 AD轉(zhuǎn)換控制、信號(hào)電平轉(zhuǎn)換控制軟件設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了軟件和硬件的調(diào)試，通過(guò)調(diào)試和誤差計(jì)算分析，表明本文所研究的高精度傾角測(cè)量電路有很高的精度和穩(wěn)定性，很適合于精度需求較高的軍事、航空航天等領(lǐng)域的儀器設(shè)備使 用，達(dá)到了本課題的要求。 關(guān)鍵詞： LCF100 高精度傾角傳感器 ， AD 轉(zhuǎn)換， ADuC845 芯片 控制，精度， 422 總線(xiàn)信號(hào)。 2021 屆測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文 2 Design of highprecision angle measuring circuit ABSTRACT This article discusses the principle of highprecision angle measurement circuit and the status quo of highprecision angle measurement circuit, choose the highprecision angle sensor LCF100 circuit to measure angle. Using the microcontroller ADUC845 as control core a dip signal, the MAX293 as a lowpass filter, the AD7701 as an conversion chip of analog signal to digital signal, the MAD491 as a chip of signal level conversion ,pleting the hardware design of each chip and the software design of AD converter control and the software design of change control of the signal Level, and pleting the debugging of software and the debugging of hardware, through the debugging and the calculation and analysis of error, the study have shown that the highprecision angle measurement circuit has high accuracy and stability, the article design should use to the fields of aerospace military equipment that demanding very high demand for precision. Reached this topic39。s requirements Keywords: LCF100 highprecision angle sensor, AD conversion, ADuC845 chip control, precision, 422 bus signals. 2021 屆測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文 3 目 錄 第一章 緒論 ................................................................................................ 1 課題的背景、意義 ................................................................... 1 課題的研究?jī)?nèi)容 ....................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) ............................................... 2 第二章 總體方案設(shè)計(jì) ................................................................................ 4 預(yù)選方案 ....................................................................................... 4 方案一 基于加速度傳感器的傾角儀設(shè)定 ........................ 4 方案二 ........................................................................................ 6 方案優(yōu)化與拓展 ....................................................................... 7 第三章 硬件設(shè)計(jì) ...................................................................................... 10 數(shù)據(jù)采集單元電路設(shè)計(jì) ............................................................. 10 信號(hào)處理單元 電路設(shè)計(jì) ...............................................................11 低通濾波電路設(shè)計(jì) ...........................................................11 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) ...................................................................... 13 中心控制單元電路設(shè)計(jì) ......................................................... 17 單片機(jī)型號(hào)的選擇 .......................................................... 17 串行通信接口電路設(shè)計(jì) .................................................. 20 復(fù)位電路設(shè)計(jì) .................................................................. 20 晶振電路設(shè)計(jì) .................................................................. 21 其他外設(shè)電路設(shè)計(jì) .......................................................... 22 信號(hào)傳輸單元電路設(shè)計(jì) ......................................................... 22 系統(tǒng)供電電源電路設(shè)計(jì) .............................................................. 25 LCF100 高精度傾角傳感器電源電路設(shè)計(jì) ................ 25 2021 屆測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文 4 電路芯片電壓源電路設(shè)計(jì) ............................................... 25 實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì) ................................................................................. 26 第四章 軟件設(shè)計(jì) ...................................................................................... 28 軟件設(shè)計(jì)原則和編程方法 ......................................................... 28 軟件設(shè)計(jì)的總體思路及框架 ................................................. 28 各模塊程序設(shè)計(jì) ..................................................................... 30 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì) ...................................................... 30 AD7701A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì) .............................................. 31 TTL 到 422 總線(xiàn)轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計(jì)原理 ............................... 33 第五章 課題總結(jié) ...................................................................................... 35 畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程總結(jié) ................................................................. 35 系統(tǒng)總體演示 ......................................................................... 35 Proteus 仿真調(diào)試 .............................................................. 35 實(shí)驗(yàn)板演示 ...................................................................... 36 總結(jié) ......................................................................................... 37 參考文獻(xiàn) .................................................................................................... 38 2021 屆測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 課題的背景、意義 傾角傳感器是一種可以直接將傾角轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制信號(hào)，測(cè)量關(guān)于某一基準(zhǔn)面的傾斜角或者是 姿態(tài)的裝置 ， 可直接由數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理和顯示的電子器件，該傳感器量程寬、精度高、分辨率較高，可在嚴(yán)酷的環(huán)境條件下工作，因此它在數(shù)字式斜度計(jì)、水平儀等精密測(cè)角系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 [1]傳感器在我們的生活中無(wú)處不在，發(fā)揮著很重要的作用，在航空航天、天 線(xiàn)定 位、機(jī)器人技 術(shù) 、坦克和 艦 船火炮平臺(tái)控制、 飛 機(jī)姿 態(tài) 、汽車(chē)電 子控制等需求精度 較 高的 設(shè)備 上 ， 為 保 證 操作平臺(tái)的水平 狀態(tài) ， 需要對(duì) 其 進(jìn) 行水平 檢測(cè)和調(diào) 整。 [2] 隨著市場(chǎng)需求和科技的發(fā)展，人們對(duì)工程、機(jī)械、航空、航海設(shè)備的可靠性、精度和穩(wěn)定性提出了更高的要求， 現(xiàn) 使用的光 學(xué) 象 限 儀 、單軸、雙軸和三軸型傳感器等 儀器 由于精度低、防震性能差、操作 費(fèi)時(shí) 等因素 ,已不能 滿(mǎn) 足 設(shè)備 的快速精確 測(cè) 量要求。因此，在該領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間， 為 此需要使用一種精度高的高精密型 傳 感器，才能 滿(mǎn) 足所需要的高精度 測(cè) 量 結(jié) 果， LCF100 型高精度傾角傳感器達(dá)到了177。 1 度， LCF100 型高精度 傳 感器以其精度高、抗干擾 強(qiáng) 、穩(wěn)定性好等優(yōu) 點(diǎn) 在很多 領(lǐng) 域 應(yīng) 得到 廣泛 的 應(yīng) 用。 [3] 課題的研究?jī)?nèi)容 本課題研究設(shè)計(jì)的高精度傾角傳感器電路要求能夠?qū)娇蘸教?、?線(xiàn)定 位、機(jī)器人技 術(shù) 、坦克和 艦 船火炮平臺(tái)控制、 飛 機(jī)姿 態(tài) 、汽 車(chē)電 子控制等 需求精度 較 高的 設(shè)備 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)傾角的測(cè)量。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，此電路設(shè)計(jì)應(yīng)該具有 能夠精確測(cè)量正負(fù)傾角，同時(shí)通過(guò)單片機(jī)控制將測(cè)得的傾角信號(hào)遠(yuǎn)距離傳送出去，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備針對(duì)傾角的 調(diào)整 ，確保這些儀器設(shè)備正常的使用。 2021 屆測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文 2 根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求， 本設(shè)計(jì)的主要工作是完成基于單片機(jī)的 LCF100傾角傳感器的硬件電路設(shè)計(jì)及軟件的分析規(guī)劃，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行仿真和誤差分析。 國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 建國(guó)初期我國(guó)連一個(gè)簡(jiǎn)單的多面棱鏡都要進(jìn)口。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，計(jì)量工作者做了大量的工作，建立了我國(guó)的角度計(jì)量基準(zhǔn)器和各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器，對(duì)角度