基于单片机的倾角测量系统设计

1.引言

　　海洋环境监测仪器是测量海洋水文要素的重要手段，其在水下的姿态直接影响到测量参数的精度。通过对仪器姿态的精确测量，可在一定倾角范围内对流速、流向等水文测量要素进行倾斜补偿。本文主要通过倾角传感器的选型、A/D转换及其测量控制电路的设计、与上位机的通讯等几部分，详细介绍了一种倾角测量系统的设计方案。已成功地在国家“十五”863计划“水下流浪潮综合测量技术”课题中得到应用。

2.倾角测量系统的硬件设计

　　图1是系统硬件组成的框图。如图所示，整个系统由SCA100T倾角传感器、一阶低通滤波器、ADS1211AD转换器、单片机、上位机等几部分组成。下面简单对硬件的各个组成部分进行介绍：

　　图1 硬件设计框图

2.1单片机的选择

　　单片微型计算机简称单片机。它是把组成计算机的各种功能部件：中央处理器CPU、RAM、ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等部件制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机 。单片机是整个系统的核心，在本文的应用中主要用于数据采集和传输，选用的是ATMEL公司的AT89S52。

2.2 AD转换器

　　基金项目：国家高技术研究发展（863）计划—资源环境技术领域海洋监测技术主题：水下流浪潮综合测量技术（课题号：2002AA632060）

　　ADS1211有主动和从动两种工作方式，在本应用中ADS1211与单片机的连接采用四线

　　制从动方式（如图2），即ADS1211的SDOUT、SDIO、SCLK、DRDY分别与单片机的P1.4、P1.5、 P1.6、P1.7口连接。采样数据通过SDOUT传输到单片机，单片机通过查询DRDY接收数据。单片机通过SDIO向ADS1211发送命令。SCLK引脚上的串行通波特率由软件编程实现。

　　图2 倾角测量系统电路原理图

2.3 倾角传感器

　　倾角传感器采用VTI Technologies 公司的SCA100T系列。SCA100T是采用微电子机电技术（EMES）制造的一款双轴加速度传感器，SCA100T单轴的最大输出范围约为