学位论文-—双通道高精度角度测量仪设计说明书.doc

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1、双通道高精度角度测量仪设计摘要在很多领域，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(11位AD),通过调试系统角度测量范围

2、达±18º，精度可到0.003º，在工程实践中具有一定现实意义。关键词：角度传感器，单片机，双通道，SCA103T-DO4，SPI接口DualchannelandhighprecisionAnglemeasuringinstrumentAbstractThemeasurementofAnglepositionsignalisveryimportantinmanyfieldsespeciallyinthecontrolanddetectionsystemofmovingobject,inwhichpeoplenotonlyneedtheexac

3、tlineparametersbutalsoneedmoreaccurateinformationabouttheAngleparameter(especiallyangularacceleration).NowWiththedevelopmentofscienceandtechnology,theangularaccelerationsensorhasbeenextensivelyapplied,whichmeasurementprecisiondirectlyaffectstheprecisionofthewholesystem.This

4、articlemainlyintroducedthecombinationofAnglemeasurementwithMCUcontroltorealizethedesignoftwo-channelhighprecisionAnglemeasuringinstrument.Adoptedinthedesignofhigh-precisionMEMSFinlandVTIcompanysingleshaftAnglesensor(SCA103T-DO4inclinometer),themicroprocessorthroughtheSPIint

5、erfacedirectlyreadSCA103T-DO4ADconverterinternaltransformation(11AD)asaresult,throughthedebuggingsystemAnglemeasurementrangeofplusorminus18DHS,precisioncanbeupto0.003DHS,hascertainpracticalsignificanceinengineeringpractice.Keywords:Anglesensor，MCU，DualChannel，SCA103T-DO4，SP

6、IInterface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加速度测量角度原理52.3SCA103T-DO4工作原理82.3.1SCA103T-D04测量角度原理82.3.2SCA103T-D04主要特征112.3.3SCA103T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183.1STC12C5A60S2外围电路设计183.1.1STC12C5A60S2基本特点及结构183.1.2STC1

7、2C5A60S2最小系统213.2SCA103T-D04模块设计223.2.1SCA103T-D04温度补偿特性223.2.2SCA103T-D04外围电路233.2.3SPI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第II页共II页中北大学2014届毕业设计说明书1绪论1.1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

8、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