基于STC12C5410AD单片机的倾角测试系统毕业设计.docVIP

基于STC12C5410AD单片机的倾角测试系统毕业设计 目 录 i 摘 要 I Abstract II 第一章 绪论 1 1.1课题背景及意义 1 1.2 本文主要工作及章节安排 1 第二章 角度测量系统硬件设计 2 2.1 硬件功能及总体结构 2 2.2 信号采集模块 2 2.2.1 加速度传感器MMA7260Q简介 2 2.2.2结构与原理 3 2.2.3 倾角测试模块电路设计 5 2.3 LED显示模块 6 2.3.1 SPI简介 6 2.3.2显示功能设计 7 2.4单片机编程下载及串口通讯设计 8 2.5 DS1302简介 9 2.6 微控制器模块 10 2.6.1 STC12系列单片机简介 10 2.6.2 单片机系统电路设计 11 2.7 其他电路设计 12 2.7.1．键盘电路设计 12 2.7.2．声光报警电路设计 12 第三章 软件设计 14 3.1数据处理 14 3.1.1 角度数据采集设计 14 3.1.2 数字滤波及工程变换部分 15 3.2数据存储部分 16 3.3 DS1302软件设计 19 3.4键盘功能设置 22 3.5 通信部分 25 3.6 其他部分软件设计 27 3.6.1 报警部分软件设计： 27 3.6.2 LED显示程序设计 28 第四章 实验测试结果及倾角测试原理 30 4.1实验测试结果 30 4.2 倾角测试原理及角度计算方法 30 总 结 32 致 谢 33 参考文献 34 附录 部分程序代码 35 第一章 绪论 1.1课题背景及意义 在很多情况下，人们想确定物体相对于重力场是出于垂直位置还是水平位置.在很多国家，对起重机是有规定的要求对其进行某种形式的倾斜监控，特别是对于运输人的设备.离轨车辆需要倾斜度信息以避免发生事故，或使某些重要部件保持一定的角度.一些车辆，如自倾斜火车，利用倾斜来补偿离心加速度.在这里，倾角仪用来帮助使用重力垂直于地面.光学仪器，如平面激光仪，经常需要处于水平或垂直位置.在学多情况下，需要测量两个相互垂直方向的倾斜度 在国内在生产生活的各个领域，倾角的测量已普遍存在。一般的测量方法是：以单片机为中心，系统在单片机的控制下进行数据采集、数据处理、温度补偿、控制和显示，并完成与上位机的通信等[1-7]。 1.2 本文主要工作及章节安排 本文分五章对研究课题进行阐述： 第一章：绪论。阐述课题的背景及意义，研究现状，最后给出了全文的主要工作和章节安排。 第二章：倾角测量系统硬件设计。详细介绍了以STCSTC12C5410AD为核心的硬件电路设计，包括倾角采集模块、串行通信模块、微处理器外围电路。重点介绍了基于加速度传感器MMA7260Q的数据采集模块、微处理器模块的电路设计。 第三章：倾角测量系统软件设计。重点介绍了下位机程序，包括数据采集程序和数据存储通信程序，并对各个子程序进行了详细介绍。 第四章：给出了实验的方法及测试结果，对倾角测试的原理及倾角的计算做出了详细介绍。 第二章 角度测量系统硬件设计 2.1 硬件功能及总体结构 系统由单片机、倾角传感器、键盘编码器、键盘、数码管驱动器和数码管等组成。 系统的功能是通过倾角传感器采集角度信息，传送给单片机。通过LED数码管显示时间角度信息。配备有声光报警电路，并通过键盘修改相应参数，通过串口完成与上位机的通信。 图2.1系统结构图 2.2 信号采集模块 2..1 加速度传感器MMA7260Q简介 MMA7260Q是一种低成本单芯片三轴向高灵敏度加速度传感器基于表面微机械结构集成信号调理电路、单极点低通滤波器和温度补偿部分并且具有4种不同的灵敏度选择模式。同时它包含一种睡眠模式MMA7260Q能在XYZ 三个轴向上以极高的灵敏度读取低重力水平的坠落、倾斜、移动、放置、震动和摇摆 主要具有以下特点: 三轴向加速度测量； 测量范围可选：1.5g、2g、4g、6g； 低功耗，工作电压：2.2V~3.6V，工作电流500； 休眠模式：3； 封装：16引脚6mm6mm1.45mmQFN封装； 高灵敏度：800mV/g（量程为1.5g）； 启动时间短：1ms； 低噪音：达到更高的分辨率、更高的精确度。 2..2结构与原理 结构 MMA7260Q功能框图如图所示。在IC内部主要由双芯片构成，即重力检测单元(负责加速度的侦测)与IC控制单元(负责信号处理) 。重力检测单元将检测到的加速度变化量信号送到C - V转换电路，而后进行取样、保持及信号放大处理，最后用低通滤波器滤除高频噪音，在温度补偿处理后即可输出加速度信息。 2．原理 重力感测单元(G - CELL)由基于半导体材料的微机械结构构造而成。物理模型可以构造成一对固定的面板，中间包含一块可移动的面板，如图所示。当系统被给定一加速度