【正文】 .......................... 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 屆測控技術(shù)與儀器專業(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 屆測控技術(shù)與儀器專業(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，測量關(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)、水平儀等精密測角系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 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 總線信號。2021 屆測控技術(shù)與儀器專業(yè)畢業(yè)論文 1 高精度傾角測量電路的設(shè)計(jì) 摘 要 本文論述了高精度傾角測量電路的原理和現(xiàn)狀，選擇了高精度傾角傳感器 LCF100 電路設(shè)計(jì)測量傾角。采用了 ADUC845 單片機(jī)作為傾角信號控制的核心、 MAX293 作為低通濾波器、 AD7701 作為模擬信號到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換芯片、 MAD491 作為電平轉(zhuǎn)換的芯片，完成了各個芯片硬件電路 設(shè)計(jì)、 AD轉(zhuǎn)換控制、信號電平轉(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。 2021 屆測控技術(shù)與儀器專業(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。 [1]傳感器在我們的生活中無處不在，發(fā)揮著很重要的作用，在航空航天、天 線定 位、機(jī)器人技 術(shù) 、坦克和 艦 船火炮平臺控制、 飛 機(jī)姿 態(tài) 、汽車電 子控制等需求精度 較 高的 設(shè)備 上 ， 為 保 證 操作平臺的水平 狀態(tài) ， 需要對 其 進(jìn) 行水平 檢測和調(diào) 整。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 足所需要的高精度 測 量 結(jié) 果， LCF100 型高精度傾角傳感器達(dá)到了177。 [3] 課題的研究內(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?、?線定 位、機(jī)器人技 術(shù) 、坦克和 艦 船火炮平臺控制、 飛 機(jī)姿 態(tài) 、汽 車電 子控制等 需求精度 較 高的 設(shè)備 靜態(tài)、動態(tài)傾角的測量。 2021 屆測控技術(shù)與儀器專業(yè)畢業(yè)論文 2 根據(jù)任務(wù)書的要求， 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，并對測量結(jié)果進(jìn)行仿真和誤差分析。半個世紀(jì)以來，計(jì)量工作者做了大量的工作，建立了我國的角度計(jì)量基準(zhǔn)器和各級標(biāo)準(zhǔn)器，對角度的 測量的理論、方法、和技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并研制出各種角度測量儀器以滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防的需求。近年來特別是隨著電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，使得角度測量技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)自動化，極大地?cái)U(kuò)充了角度測量的應(yīng)用范圍。分度值一般分為 1＇、30＂、 10＂、 1＂幾個等級，對于較高精度的測量則需采用分度為 （ 1＂ — 2＂）的 合像 水平儀以及分度值為 （ 1＂ — 2＂）的電子水平儀。 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，微控制器在工業(yè)測量和控制領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛；在很多計(jì)量檢測儀器中應(yīng)用了單片機(jī)，使計(jì)量檢測具有了一定程度的智能，但在電子水平儀中尚無此種用法。從反饋的信息可知，目前生產(chǎn)傾角傳感器的廠家較少，而且產(chǎn)品規(guī)格不全，以單軸傾角傳感器居多，如圖為一種國產(chǎn)單軸傾角傳感器。 例如，單軸傾角傳感器可用于標(biāo)定三維轉(zhuǎn)臺的示值精度。再有一個問題是，傾角傳感器很重，必須將其牢固固定在工作臺上，以便隨三維臺旋轉(zhuǎn)，在此實(shí)例中，如何固定傾角儀，是一個令人難解的問題。微傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器，具有體積小、總量輕、耗能低、慣性小、諧振頻率高、響應(yīng)時間短等優(yōu)點(diǎn)。 [4] 在參考《傳感器世界》、《傳感器產(chǎn)品目錄》等期刊雜志等的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)查詢和廠家代理商咨詢等形式，查閱了大量的傾角傳感器資料。就國內(nèi)產(chǎn)品而言，傳感器與電路集成較少，且大多只提供模擬量輸出。就網(wǎng)絡(luò)查詢反饋看，產(chǎn)品主要集中在歐美幾家圖 2 單軸傾角傳感器及其對三維轉(zhuǎn)臺的標(biāo)定 2021 屆測控技術(shù)與儀器專業(yè)畢業(yè)論文 4 大公司，如英國的 Clino 公司、德國的西門子公司、美國的 Cross Bow Technology 公司、 Atmos 工程公司、 Fredericks 公司以及美國數(shù)字公司。如 LS 系列產(chǎn)品分辨率可達(dá)到 ″，英國 Clino 公司 SP 系列產(chǎn)品高度只有 22mm，特殊的可達(dá)到 16mm，可用于一些特殊場合。 [5] 擁有超過 40年經(jīng)驗(yàn)的 Jewell 儀器公司在世