角度测量装置研究报告与设计方案

唐山师范学院本科毕业论文

题目角度测量装置的研究与设计

学生 222222

指导教师尹义斌高级实验师

年级 2008级

专业电子信息科学与技术

系别物理系

唐山师范学院物理系

2018年5月

郑重声明

本人的毕业论文<设计）是在指导教师尹义斌老师的指导下独立撰写完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。

毕业论文<设计）作者<签名）：

年月日

目录

标题 (1)

中文摘要 (1)

1 序言 (1)

2 系统基本方案设计 (1)

2.1各模块方案的选择 (1)

2.2系统总体概述 (5)

2.3系统结构框图 (2)

2.4系统总电路图 (3)

3 硬件系统设计 (3)

3.1单片机芯片介绍 (3)

3.2传感器芯片介绍 (4)

3.3AD转换装置 (6)

3.4四分频电路 (9)

3.5液晶显示电路 (10)

4系统程序设计 (13)

系统程序流程图 (13)

5结论 (14)

参考文献 (14)

致谢 (15)

附录 (16)

外文页 (19)

电子角度测量仪的研究与制作

李洪卫

摘要角度测量装置是某控制系统中瞄准装置的关键部件.在以往的控制系统中,多数都是仅凭设备操作人员眼睛瞄准指定目标,然后作出相应的控制,这样就带来一系列问题,如操作人员的经验、瞄准装置转盘的空回都可能会严重会影响瞄准目标的精确程度,从而严重影响控制系统的精度.为了提高控制系统的瞄准精度,在控制系统的瞄准装置中增加了角度测量装置,操作人员要求目标后所要达到的角度值能够精确定量地显示在操作面板上,帮助操作人员更加准确地实现对角度的精确需求,因此,极大地提高了控制系统的控制精确度.本系统就是角度测量装置的一个简单的应用，设计采用单片机为控制单元，用倾角传感器检测平衡板倾斜角度，采取步进电机控制平衡板角度并使其达到预置角度的目的。

关键词角度传感器单片机 AD转换分频

1 序言

现如今，角度测量装置在很多机械应用系统中都是关键的部位，而且是需要高精度的重要装置，但是在以往的一些控制系统中多数都是单凭依靠设备操作人员的主观判断来锁定目标，然后来做出相应的判断和控制，这就带来了很多问题，比如这会由于操作人员的经验，目测误差以及对装置操作问题所引起的操作误差，甚至误差过大而远远不符合实际要求。所以为了提高角度测量的精度，提高装置的可操作性，所以需要角度测量装置来帮助实现。

本设计开始利用角度传感器SCA60C的角度测量功能对其所在位置的角度输出模拟信号，然后利用模数转换芯片ADC0809将传感器所输出的将模拟量转变为数字量，然后将数字量输入到单片机89c52内部控制并通过数码管输出显示出实际的角度值。

2系统基本方案设计

2.1 各方案论证与比较

（1）传感器的选用

方案一：选用高精度单轴倾角传感器SCA61T，其具有稳定性高，抗冲击能力强，分辨率高，防震性能好，方便工程调试设计，和具有模拟、数字双输出以及稳定的灵敏感性度等特点，但是此传感器的成本偏高，虽功能较多灵敏度也较好，但在此处功能的需求上未必都会用到，所以性价比较低。

方案二：选用低价单轴倾角传感器SCA60C,其具有抗冲击能力强，能耗低的特点，精度高等特点，并且其外围电路十分简单，测量范围为-90°~+90°，可以满足设计要求，并且此传感器价格低廉，可以满足设计要求。

比较上述两种设计方案，此系统选用价格较低的传感器SCA60C较为合适。

（2）单片机的选用

这里选用的是AT89C52单片机，它是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器

这里可以满足要求，且恰好自己备有此单片机，故选用了AT89C52。

（3）模数转换芯片的选用

ADC0809芯片是 8 位逐次逼近型 A/D 转换器，VCC电压端接+5v电压，能满足本设计要求，因此选用了此芯片

2.2 系统总体概述

基于单片机AT89C52的平台角度测量系统，系统主要分为倾角传感器的角度检测电路、AD芯片的模数转换电路、分频芯片的四分频电路，单片机信号处理电路以及液晶显示部分。本设计的主要应用就是平台的调平，利用的主要测量部分电路即为角度传感器，角度传感器输出电压值正比于所测量角度，因此只需利用电压值来读出角度即可。但是由于此处传感器SCA60C所输出电压信号为模拟电压，因此需要加入模数转换电路，这里采用的是28脚直插式ADC0809芯片，可满足要求。又由于ADC0809的工作性能要求输入时钟信号频率不得高于640khz，又根据单片机自身12mhz 晶振6分频后输出一个2mhz时钟信号，所以这里增加采用了一个四分频电路，以达到实验要求的时钟信号。模拟信号经ADC0809转换后输出二进制数字信号，经由单片机处理，直接将处理结果在LCD1602上显示出所测角度值，即达到调平的目的。

2.3 系统结构框图

本系统主要由单片机模块、角度检测模块、A/D 转换模块、四分频模块和液晶显示器模块等部分组成，系统连接图如图1所示：

图1 系统结构框图

2.4 系统总电路图

包括AT89c52单片机、倾角传感器SCA60C、模数转换芯片ADC0809、四分频芯片74ls74的系统总电路图如图2所示