基于單片機(jī)的傾角測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.引言

　　海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器是測(cè)量海洋水文要素的重要手段，其在水下的姿態(tài)直接影響到測(cè)量參數(shù)的精度。通過對(duì)儀器姿態(tài)的精確測(cè)量，可在一定傾角范圍內(nèi)對(duì)流速、流向等水文測(cè)量要素進(jìn)行傾斜補(bǔ)償。本文主要通過傾角傳感器的選型、A/D轉(zhuǎn)換及其測(cè)量控制電路的設(shè)計(jì)、與上位機(jī)的通訊等幾部分，詳細(xì)介紹了一種傾角測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。已成功地在國家“十五”863計(jì)劃“水下流浪潮綜合測(cè)量技術(shù)”課題中得到應(yīng)用。

2.傾角測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　圖1是系統(tǒng)硬件組成的框圖。如圖所示，整個(gè)系統(tǒng)由SCA100T傾角傳感器、一階低通濾波器、ADS1211AD轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、上位機(jī)等幾部分組成。下面簡(jiǎn)單對(duì)硬件的各個(gè)組成部分進(jìn)行介紹：

　　圖1 硬件設(shè)計(jì)框圖

2.1單片機(jī)的選擇

　　單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)。它是把組成計(jì)算機(jī)的各種功能部件：中央處理器CPU、RAM、ROM、I/O接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及串行通訊接口等部件制作在一塊集成芯片中，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī) 。單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，在本文的應(yīng)用中主要用于數(shù)據(jù)采集和傳輸，選用的是ATMEL公司的AT89S52。

2.2 AD轉(zhuǎn)換器

　　基金項(xiàng)目：國家高技術(shù)研究發(fā)展（863）計(jì)劃—資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)主題：水下流浪潮綜合測(cè)量技術(shù)（課題號(hào)：2002AA632060）

　　ADS1211有主動(dòng)和從動(dòng)兩種工作方式，在本應(yīng)用中ADS1211與單片機(jī)的連接采用四線

　　制從動(dòng)方式（如圖2），即ADS1211的SDOUT、SDIO、SCLK、DRDY分別與單片機(jī)的P1.4、P1.5、 P1.6、P1.7口連接。采樣數(shù)據(jù)通過SDOUT傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)通過查詢DRDY接收數(shù)據(jù)。單片機(jī)通過SDIO向ADS1211發(fā)送命令。SCLK引腳上的串行通波特率由軟件編程實(shí)現(xiàn)。

　　圖2 傾角測(cè)量系統(tǒng)電路原理圖

2.3 傾角傳感器

　　傾角傳感器采用VTI Technologies 公司的SCA100T系列。SCA100T是采用微電子機(jī)電技術(shù)（EMES）制造的一款雙軸加速度傳感器，SCA100T單軸的最大輸出范圍約為