某学院基于单片机电子水平仪设计.doc

--------------------校验:_____________--------------------日期:_____________某学院基于单片机电子水平仪设计基于STC12C5A16S2单片机电子水平仪设计专业电气工程学院学生姓名班级学号指导教师专业系主任顾春雷发放日期2012年2月10日博雅学院摘要基于传感器、数字信号处理、单片机技术的数字水平仪是当前倾角测试仪器数字化发展的方向。利用角度传感器感应水平倾角,通过信号处理和STC12C5A16S2单片机的控制、运算将倾角以数值的形式直接在LCD1602的上显示或上传到计算机进行显示、处理,从而使角度测量变得方便、快捷,实现了倾角的高精度测量。,差动输出信号通过交流放大、整流滤波、直流放大后被送到A/D转换器。采用ICL8038集成芯片作为差动电容电桥的激励电源,使用ADC0809对所得信号进行A/D转换。关键词智能电子水平仪;差动电容传感器;A/D;STC12C5A16S2单片机目录摘要 11绪论 32方案论证 63电子水平仪的总体设计 164系统的硬件设计 325系统的软件设计 30总结 43致谢 43参考文献 44绪论概述电子水平仪是一种非常急需的测量小角度的量具。用它可测量对于水平位置的倾斜度、两部件相互平行度和垂直度,机床、仪器导轨的直线度,工作台平面度,以及平板的平面度等。已成为桥梁架设、铁路铺设、土木工程、石油钻井、航空航海、工业自动化、智能平台、机械加工等领域不可缺少的重要工具。在机械测量及光机电技术一体化技术应用中占有重要地位。国外许多国家很早就开始了电子水平仪的研制和制造,但随着精密制造技术的发展,已有的电子水平仪不能满足精度要求,国内数显式电子水平仪灵度、反应时间等比国外差距较大。水平仪从过去简单的气泡水平仪到现在的电子水平仪已经历经多次更新。电子水平仪是一种非常急需的测量小角度的量具。用它可测量对于水平位置的倾斜度、两部件相互平行度和垂直度,机床、仪器导轨的直线度,工作台平面度,以及平板的平面度等。在机械测量及光机电技术一体化技术应用中占有重要地位。随着精密制造技术的发展,已有的电子水平仪不能满足精度要求,国内数显式电子水平仪灵敏度、反应时间等与国外相比,差距较大。研究分辨率更高、性能更好的智能电子水平仪具有重要意义。随着计算机应用技术的不断发展,微控制器在工业测量和控制领域内的应用越来越广泛;在很多计量检测仪器中应用了单片机,使计量检测仪器具有了一定程度的智能,但在电子水平仪中微控制器的应用尚不多见。在自动控制和工程设计中,常常需要对某一个平面或基准进行倾角测量,或进行自动水平调节,特别是在自动控制中,经常需要对某一物体进行动态水平控制,这就要求仪器能对水平倾角进行自动动态跟踪测量;在某些高精度的测量系统中,还要求对系统进行快速调平或对某些装置与水平面的倾斜角进行快速高精度的测量。这些都是传统倾角测量系统和水平仪很难做到的。以电子倾角器为传感器而设计的数字倾角测量系统或数字水平仪不仅能满足自动测量与控制的要求,而且能使测量的精度和速度大大提高。:采用光学反射放大镜和传感器(PSD)在VB平台上设计一种应用程序,通过计算机与电子水平仪的串行通信,实现计算机对电子水平仪的的控制。由于采用VB设计,而且设计较复杂,需要光学以及测绘知识的应用,电路程序繁琐。方案2:采用单片机STC12C5A16S2为核心,利用倾角器作为倾角传感器,其输出的模拟电压与倾斜角正弦成比例。将该模拟电压进行A/D转换后送入单片机,通过编制好的计算程序进行计算,将计算结果通过串口中断方式传送到上位计算机。单片机只要用于工业过程控制及智能控制仪器中,特别是在传感器智能仪器发展中,已显示出巨大的优越性。单片机编程灵活,控制简单,能够很好的控制水平仪实现精度检测和角度的显示。比较以上两种方案,方案2所设计的测量