基于双轴加速度传感器的新型角度测量系统设计

基于双轴加速度传感器的新型角度测量系统设计 本文将讨论基于双轴加速度传感器ADXL202的新型角度测量系统设计，旨在实现高精度角度测量的软硬件方法。该系统由STM32F107作为数据处理的核心芯片，ADXL202作为角度测量模块，12864ZW型128×64的点阵液晶显示器作为显示模块。 1. 角度测量仪系统硬件方案设计 该角度测量仪系统硬件方案设计中，STM32F107作为数据处理的核心芯片，拥有Cortex-M3内核，低功耗、高速度的32位处理器。角度测量模块使用的是高精度、低功耗的双轴加速度传感器ADXL202，能够将加速度信号转换成数字方波信号输出，直接与STM32F107连接，通过一定的算法即可计算出当前的倾斜角度。显示模块使用的是12864ZW型128×64的点阵液晶显示器。 2. 角度测量模块 角度测量模块使用的是ADI公司出品的低成本、低功耗、高精度的双轴加速度传感器ADXL202，测量范围为-2g~+2g，既能测量动态加速度，又能测量静态加速度。ADXL202由振荡器、X和Y轴传感器、相位解调器和脉宽占空比解调器组成，它的功能实现过程是，X、Y轴传感器受到加速度力后输出振幅变化的方波，输出方波的振幅与加速度成正比。相位解调器能够对输出的方波信号进行修正并提取信息，然后判断加速度方向。 2.1 角度测量模块硬件电路设计 为保证ADXL202高精度稳定的工作，需要根据芯片技术文档和实际使用情况，来配置信号周期、滤波电容（决定信号的带宽）。ADXL202的输出信号是脉宽占空比调制信号，占空比T1/T2与被测加速度成正比。0g时，其输出为50%占空比，灵敏度为每g所引起的脉宽占空比变化12.5%。 2.2 ADXL202测角度工作原理 ADXL202水平放置时的倾角如图5所示。ADXL202水平放置时，沿X轴和Y轴方向的加速度分量大小与重力的关系为：AX=g·sin（α）， AY=g·sin（β）式中，AX、AY分别代表加速度计的两个轴上的分量输出，g是以重力作为参考的加速度值，而α、β是倾斜角度。由反正弦函数即可以得到倾斜角度为：α=sin-1（AX/g），β=sin-1（AY/g） 本文设计了基于双轴加速度传感器ADXL202的新型角度测量系统，实现了高精度角度测量的软硬件方法。该系统具有高精度、低功耗、低成本等优点，适用于现代控制系统中的角度测量装置。 知识点： * 基于双轴加速度传感器ADXL202的新型角度测量系统设计 * STM32F107作为数据处理的核心芯片 * 高精度、低功耗的双轴加速度传感器ADXL202 * 角度测量模块的硬件电路设计 * ADXL202测角度工作原理 * 高精度角度测量的软硬件方法 应用场景： * 现代控制系统中的角度测量装置 * 施工升降机上的角度测控机构 * 火箭炮瞄准系统中的角度传感器 今后发展方向： * 发展更加高精度的角度测量系统 * 应用于更多的领域，例如机器人、自动化控制等 * 研究新的角度测量技术和方法