船用电子倾斜仪原理

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1、总体设计船用电子倾斜仪的组成：倾斜传感器、A／D转换、单片机控制系统、数据传输系统、LED数码管显示、电源及数据处理软件系统。系统原理见下图一硬件部分1单轴倾斜传感器基本原理①理论基础牛顿第二定律：根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。如果初速度已知，就可以通过积分算出线速度，进而可以计算出直线位移，所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。②倾角传感器当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。一般意义上的倾角传感器

2、是静态测量或者准静态测量，一旦有外界加速度，那么加速度芯片测出来的加速度就包含外界加速度，故而计算出来的角度就不准确了，因此，现在常用的做法是增加mems陀螺芯片，并采用优先的卡尔曼滤波算法。加速度3个轴，陀螺仪3个轴，所有这里产品也叫6轴或VG（verticalgyro）。随着MEMS技术的发展，惯性传感器件在过去的几年中成为最成功,应用最广泛的微机电系统器件之一，而微加速度计（microaccelerometer）就是惯性传感器件的杰出代表。作为最成熟的惯性传感器应用，在的MEMS加速度计有非常高的集成度，即传感系统与接口线路集成在一个芯片上。倾角传

3、感器把MCU，MEMS加速度计，模数转换电路，通讯单元全都集成在一块非常小的电路板上面。可以直接输出角度等倾斜数据，让人们更方便的使用它。③倾角测量通过双轴的配合，其原理是用欧拉角的形式表示一个坐标系的转动，可以实现360度倾角的测量。产品已经非常稳定。在一些需要进行全量程倾角测量的场合，选择360度产品是比较理想的。2A／D转换模块原理由A／D转换模块完成传感器模拟电压量的数字转化，设有8通道，12位A／D转换。3单片机原理单片机控制系统控制系统主要包括8032系统、存储系统、时钟系统、液晶显示及通讯系统。倾斜测量系统中提供日历时钟信号。时钟的调整由面

4、板上的功能键完成。而显示系统则采用液晶显示器，该显示器分为两行，上一行显示当前时间，下一行则显示X、Y方向当前的船舶动态倾斜角度或平均倾斜角度。①ADuC824原理ADuC824虽然本身就带有8KB的Flash程序存储器、640B的Flash数据存储器以及256B的数据存储器，但在数据采集的过程中，我们需要存储大量的数据和存储液晶显示的一级汉字库，所以，我们需要一个大容量的数据存储器。在本系统中间，我们采用了三星公司生产的新型的Flash存储器K9S6408V0A，它的数据容量可达8MB。它只需3V供电便可进行读写、编程、擦除等操作，而且与CPU的接口简

5、单，升级至更大容量而无须更改外部连接[5]。以上图二是K9S6408V0A 与ADuC824接口电路。我们采用内藏SED1335显示控制器的LCD显示模块。该控制器可同时显示字符和图形。其与ADuC824的连接方式有两种方式：一是直接的方式，一是间接的方式。本系统采用直接的连接方式，如下图三所示，其中SED1335 的数据线D0～7 直接挂在ADuC824的数据总线P0上，片选信号CS由ADuC812的地址线P2.7控制，命令/数据寄存器选择信号A0直接与ADuC824的P2.6相接，读写信号线分别与ADuC824的读写输出脚相接。SED1335在与AD

6、uC824的接口部设有功能较强的I/O缓冲器，从而避免了一般控制器的状态检查项目，ADuC824可以不询问“忙”标志而随时访问SED1335，从而提高系统运行效率。串行通信部分设计： 串行通信是实现PC机和单片机之间的数据交换的主要手段，而它的实现是通过RS—232C串口来实现的，但由于RS—232C的信号电平与单片机信号电平（TTL电平）不一致，所以必须进行电平转换。传统的RS—232C通讯接口是采用两片集成电路MC1488和MC1489。这样做的结果是系统的电源增加为三组：+5V、+12V和-12V，而且功耗大，所以从减少电源的组数、降低功耗和减小体

7、积方面考虑，我们在本系统中采用最新串行通讯接口芯片MAX232，它只需要单一+5V电源，外加4个电容，就可实现电平转换[3]。图四为ADuC824与PC机通信时的接口电路。二  系统的软件部分设计 本系统的软件部分采用模块化结构，各功能模块均编成子程序，便于软件系统的调试和完善。本系统的软件分为七大块，分别为数据采集子程序、键盘子程序、显示子程序、监控子程序、系统通信发送子程序、PC机通信接收子程序和数据分析子程序。 数据采集子程序用来启动A/D转换，将采集值存入外部RAM以及将采样值送入显示缓存区。键盘子程序负责判断键盘键号，并将键号送入系统，以便执行

8、响应的功能程序。显示子程序负责显示界面的菜单管理以及将显示缓存区的数据进行显示和