单片机倾角测试系统设计复习过程.ppt

单片机倾角测试系统设计 指导老师 牟晓光姓名 陶钊榕 倾角测量的原理硬件电路设计软件部分的设计 课题背景 在日常生活中 我们有很多东西需要知道它相对于地面的角度是多少 像山路 桥体 和急转弯路等等环境下 我们需要了解这样的角度车辆行驶时是否有翻车的危险 同时在日常生活中 人们也想确定有些物体相对于重力场是处于垂直位置还是处于水平位置 像离轨车辆需要一定的倾斜度以避免发生事故 倾角同时也是吊车 起重机 火炮 单壁机器人和雷达等两自由度结构物体的重要参数 倾角的的准确获得可以为设备的精确控制提供有利依据 综上 设计倾角测量设备是必不可少的 也是未来发展的趋势 其中 为初始位置时加速度传感器3个轴向上的输出信号 倾角测量的原理 现在以只改变X轴的角度来进行简单的倾角原理介绍 由于加速度不能直接表示物体的倾角 需要通过公式转换才能得到倾角值 设X轴与水平面的夹角为俯仰角c 上面以俯仰角为例 进行公示推到 系统结构图 选择STC12C5410AD的理由 STC12C5410AD单片机兼容8051内核单片机 速度相当于普通单片机的12倍 是具有8路10位精度ADC的高速 具有4路PWM PCA 可编程计数器阵列 2种工作电压范围 3 4 5 5V 2 0 3 8 V 更能满足用户需求 支持主模式 从模式SPI同步通信口和通用异步串行口 UART 有EEPROM功能 用户可利用的程序空间高达10K字节 片上集成了512字节的RAM 芯片可反复擦写100万次以上 支持ISP 在系统可编程 IAP 在应用可编程 用户可以方便地在线更改程序 其内部具有A D转换器和EEPROM可以满足系统设计要求 同时 单片机价格便宜 易推广 选择MMA7260Q的理由 MMA7260Q是一种低成本的单芯片的加速度传感器 有4种不同的灵敏度选择模式 同时还有一个睡眠模式 其芯片内部自带温度补偿功能 低功耗 有更高的分辨率和精确度 MMA7260Q与单片机的接口 74HC595与单片机接口 MMA7260Q的结构即原理 1 5g适合自由落体或精确的倾斜补偿应用 2g适合手持式运动检测或游戏控制 4g适合于低震监控 运输和处理 6g合适高振动监控与较高的震动读取 系统设计到压力的上下限报警值的设定 时间的设定 由于没有过多的键 考虑到单片机的I O口 所以用独立式键盘来实现 报警功能主要是角度超过设定的上线报警值或低于设定的下限报警值时候会发出报警信号 系统采用较为常用的方案设计 声光报警 声光报警用蜂鸣器来实现 光报警采用高度红光LED来实现 整体电路 倾角数据采集设计 MMA7260Q输出为模拟信号 采用过程需进行AD转换 STC12C5410AD单片机集成有8路高速模数转换器 ADC 它是一种逐次比较型模数转换器 速度可达到100KHz 10万次 秒 10位的转换精度 ADC输入通道与P1口复用 上电复位后P1口为弱上拉型I O口 用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A D转换 不需作为A D使用的口可继续作为I O口使用 数据存储部分 考虑到数据存储空间有限 于是采取的这样的存储方法 采样的角度值与上一次的角的值进行比较 如果相差不大的话 则舍弃本次角度值 如果相差很大 则经进行存储 键盘功能设计 系统默认显示的是当前角度值和上下限整数部分 当按下S1时 显示切换到角度上下限的显示 S2作为调节角度上下限时的加一及角度正负号的切换用 S3作为调节角度上下限时的减一及角度正负号的切换用 S4作为调节完毕后返回当前角度值显示之用 系统软件设计 数码管的动态扫描显示直接在主循环里进行 键盘的扫描 ADC采样 倾角计算和串口发送则是由定时器中断驱动的 在定时器中断中设定相应的标志 主循环中通过查询标志完成相应的处理 总结 本设计主要应用STC12C5410AD型号的单片机为主控制器的倾角设计 采用三轴向高灵敏度的加速度传感器MMA7260Q进行倾角测量 主要介绍了倾角测量的原理方法和单片机的选型 加速度传感器的工作原理等内容 然后又对本设计应用的一些元件进行了简单的介绍和概述等 从毕业设计中学习到了很多新东西 与此同时也把理论和实践结合了起来 给大学四年的自动化学习画上了一个句号 致谢 感谢毕业设计指导教师牟晓光老师和所有帮助过我的同学 感谢各位答辩老师 最后感谢哈尔滨理工大学自动化学院给我这个毕设的机会 让我收获了很多知识 让