《双通道高精度角度测量仪设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双通道高精度角度测量仪设计说明书（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中北大学 2014 届毕业设计说明书双通道高精度角度测量仪设计双通道高精度角度测量仪设计摘要摘要在很多领域，角度位置信号的测量都非常重要，尤其是在运动物体的控制和检测系统中,不仅需要准确的线参量,更需要准确的角参量(尤其是角加速度)信息。目前随着科学技术的发展, 角加速度传感器的应用越来越广泛，其测量精准度直接影响着整个系统的精度。本文主要介绍了将角度测量和单片机控制结合，实现双通道高精度角度测量仪的设计方案。设计中采用了芬兰 VTI 公司高精度 MEMS 单轴倾角传感器（SCA103T-DO4 倾角计） ，微处理器通过 SPI 接口直接读取 SCA103T-DO4 内部 AD 转换器转换结果
2、(11 位 AD), 通过调试系统角度测量范围达18，精度可到 0.003，在工程实践中具有一定现实意义。关键词：关键词：角度传感器，单片机，双通道，SCA103T-DO4，SPI 接口中北大学 2014 届毕业设计说明书DualDual channelchannel andand highhigh precisionprecision AngleAngle measuringmeasuring instrumentinstrumentAbstractAbstractThe measurement of Angle position signal is very important in ma
3、ny fields especially in the control and detection system of moving object, in which people not only need the exact line parameters but also need more accurate information about the Angle parameter ( especially angular acceleration).Now With the development of science and technology, the angular acce
4、leration sensor has been extensively applied, which measurement precision directly affects the precision of the whole system. This article mainly introduced the combination of Angle measurement with MCU control to realize the design of two-channel high precision Angle measuring instrument. Adopted i
5、n the design of high-precision MEMS Finland VTI company single shaft Angle sensor (SCA103T-DO4 inclinometer), the microprocessor through the SPI interface directly read SCA103T-DO4 AD converter internal transformation (11 AD) as a result, through the debugging system Angle measurement range of plus
6、or minus 18 DHS, precision can be up to 0.003 DHS, has certain practical significance in engineering practice.KeyKey words:words: Angle sensor，MCU，Dual Channel，SCA103T-DO4，SPI Interface 中北大学 2014 届毕业设计说明书第 I 页 共 II 页目 录1 绪 论 .11.1 研究背景 .11.2 现状及前景 .11.3 主要研究的内容及其意义 .32 设计过程原理和算法 .52.1 角度测量原理 .52.2 加
7、速度测量角度原理 .52.3 SCA103T-DO4 工作原理.82.3.1 SCA103T-D04 测量角度原理.82.3.2 SCA103T-D04 主要特征.112.3.3 SCA103T 的 SPI 串行接口.142.4 系统总体设计方案 .162.4.1 系统硬件设计 .162.4.2 系统软件设计 .173 硬件电路设计 .183.1 STC12C5A60S2 外围电路设计.183.1.1 STC12C5A60S2 基本特点及结构.183.1.2 STC12C5A60S2 最小系统.213.2 SCA103T-D04 模块设计.223.2.1 SCA103T-D04 温度补偿特性.
8、223.2.2 SCA103T-D04 外围电路.233.2.3 SPI 接口电路.243.3 显示模块设计与调试 .253.4 电源稳压模块设计与调试 .284 软件系统设计 .314.1 初始化程序 .314.2 主程序设计 .31中北大学 2014 届毕业设计说明书第 II 页 共 II 页4.3 误差分析 .324.4 软件设计总结 .335 系统调试与结果显示 .346 数据处理算法研究 .35参考文献 .36附录 .38致谢 .50中北大学 2014 届毕业设计说明书第 1 页 共 50 页1 1 绪绪 论论1.11.1 研究背景研究背景随着科技的进步，在很多方面如制造业中的机器人
9、工作, 汽车工业中运动状态的控制, 军事系统中巡航导弹的控制等诸多领域,角度测量都是一项非常重要的工作，其测量精准度直接影响着整个系统的精度。其次角度测量也是计量科学中发展较为完备的一个分支，各种测量手段的综合运用使测量准确度达到了很高的水平。据统计, 角度测量方法大致可以按测量原理分为 16 大类。在过去的二十多年中, 角度测量的准确度也达到了此前 10 倍以上1。此外，伴随人类社会步入信息时代，信息获取作为科学与技术进步的源头将会更加关键和基础，而角度测量作为获取信息的重要方式也影响深远2。1.21.2 现状及前景现状及前景由于角度测量技术越来越广泛地应用于机械、光学、航空、航海等各个领域
10、，技术水平和测量准确度不断提高。国内外许多部门和研究机构柑继研制出多种测角仪器,以满足经济、国防和科学研究等各部的需要。采用先进的科学技术成果和现代化的技术设备,使测量准确度不断提高,测量范围不断扩大。近年来,特别是随着计算技术的蓬勃发展,使得角度测量技术得以实现全自动化。由于用于角度测量的传感器种类较多,功能各异,各种测角技术和测角装置都针对不同的技术要求和应用环境,因此有必要对几种主要的测量方法做一全面阐述。(1)机械式测角技术以多齿分度盘为代表的机械式圆分度器件,具有工艺好、工作可靠、结构简单、使用寿命长、对环境要求低等优点,是一种基于机械分度定位原理的圆分度技术。虽然它单个齿盘的分度误差很大,但当两个齿数相同、模数相同的齿盘啮合后,由于产生“平均效应”,使分度准确度大大提高。而且由于差动技术的采用,两不同齿数的两件以上的齿盘啮合后,可获得较小的分度间隔。用多齿分度盘分度测量角度,虽然准确度比较高,但是由于齿盘数和盘齿数不能无限增多,因此细分受到限制。(2)光学式测角技术中北大学 2014 届毕业设
