基于MEMS三维角度测量系统.pdf

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1、工业自DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2014．01．005基于MEMS三维角度测量系统王正兰，时雷，王峰，路晓东(徐州工程兵学院，江苏徐州221004)摘要：角度的测量在各种测控系统中的十分重要，应用广泛，针对角度的测量方法与设备较多，原理各异，但最终的目标都是能够以低成本、高稳定性、高精度的要求实现角度的测量。以艾特梅尔公司生产的AVR系列单片机为控制核心，搭配三轴加速度计ADXL345芯片和液晶LCD1604等器件构成的三维角度测量系统，该系统能稳定的测量显示物体的三维角度值，具有体积小、精度高、性能稳定

2、、使用方便等优点。关键词：三维角度测量；ADXL345；LCD显示中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1009—9492(2014)01—0017—04ThreeDimensionalAngleMeasuringSystermBasedonMEMSWANGZheng-lan，SHILei，WANGFeng，LUXiao—dong(EngineerCorpsCollege，Xuzhou221004，China)Abstract：Themeasurementoftheangleinavarietyofmeasurementandc

3、ontrolsystemisveryimportant，widelyused，measuringmethodforangleandequipmentmore，differentprinciples，buttheultimategoalistomeasureangletoachievelowcost，highstability，highaccuracyrequirements．ThispaperintroducestheAVRSeriesMCUproducedbyetMelcompanyascontrolcore，three-dimens

4、ionalanglewithathreeaxisaceelerometerADXL345chipsandliquidc~stalLCD1604componentmeasurementsystem，thesystemcandisplaythe3Danglestablemeasurementobjectvalue，hastheadvantagesofsmallsize，highprecision，stableperformance，convenientuseetc．．Keywords：threedimensionalanglemeasure

5、ment；ADXL345；LCDdisplay1硬件系统16kROM和lkSRAM存储器，集成JTAG支持在线三维角度测量系统的核心控制器件是AVR系编程，具备控制系统所需的模拟和数字接口，包列MEGA16单片机，角度测量部件采用三轴加速括A／D、看门狗、串行通讯、PWM、中断等功度计ADXL345芯片，两者间的通讯与数据传输采能。角度测量核心控制芯片选用AVR系列单片机用SPI四线接口模式。系统的显示器件采用液晶的mega16，其主要功能是用于data采集、数子膜显示器LCD1604。系统硬件的整体结构如图1所拟转换、三维角度计算和三

6、维角度数据的显示等示。功能。(2)三轴加速度分量测量模块SPIADXL345芯片是一款低功耗16位数据输●l{M单A片G机El6块l-呤IL显cD示16模04块6l1出13位分辨率的数字MEMS器件。体积3mmx5mmxlmm，工作电压2．0—3．6V，典型值2．5v，图1硬件系统结构图电流23～140A，最大量程16g(可选+2／+4／+8g(1)单片机控制模块量程)，可采用4mg／LSB分辨率。ADXL345芯片单片机控制模块选用艾特梅尔公司的可检测静态的重力加速度，也可测量运动或冲击MgAGE16芯片作为数据处理、信号控制控制及显

7、导致的动态加速，通过合理的软硬件设计可以用示的核心。MEGA16芯片采用具有FlashROM的来测量显示物体分辨率低于0．25三维角度值。收稿日期：2013—07—14自动化ADXL345不能直接测量物体的三维角度值，初始化和LCD1604显示屏初始化等内容。是先测量物体的重力加速度，再解析重力加速度对ADXL345加速度传感器初始化，主要有芯与其在、y、z三轴间的分量，最后利用解算公片功能设置、SPI设置、中断设置、分辨率设置、式求出物体在三维方向的角度值。重力加速度在输出数据格式设置等内容，函数为：三轴上的分量与物体的角度关系如图2

8、示n。voidADX_init一345(){：删an()READ—SPI一(0x31，0x28)；．／rgZgREADSPIfOxO0，Oxoo)；，／弥-／．3=arctan()补x轴误差值(12．5mg