MMA7361L的高精度角度檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)

摘要：傾角是許多控制系統(tǒng)中需要測(cè)量的一個(gè)重要參數(shù)。針對(duì)傾角測(cè)量，設(shè)計(jì)了一種基于ARM微控制器和加速度傳感器的角度測(cè)量平臺(tái)。該平臺(tái)采用基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103VE為數(shù)據(jù)處理的核心，利用高精度加速度傳感器MMA7361L為測(cè)角傳感器，同時(shí)配置液晶屏和小型鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互。該平臺(tái)具有測(cè)量精度高、靈敏度高、價(jià)格低的特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。
關(guān)鍵詞：STM32F103VE；三軸加速度傳感器；MMA7361L；角度測(cè)量平臺(tái)

引言
在很多控制系統(tǒng)中，角度值是一個(gè)十分重要的物理參數(shù)。例如起重機(jī)和升降機(jī)上都要有角度測(cè)控機(jī)構(gòu)來(lái)控制起降高度；飛行器自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中都有大量的角度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)飛機(jī)偏轉(zhuǎn)角度，以便對(duì)飛行姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。目前已有利用加速度傳感器實(shí)現(xiàn)高精度角度測(cè)量的設(shè)計(jì)研究，但主要側(cè)重于單軸的測(cè)量，同時(shí)進(jìn)行三軸測(cè)量的研究設(shè)計(jì)鮮有報(bào)道。本文將重點(diǎn)討論采用三軸加速度傳感器MMA7361L實(shí)現(xiàn)高精度角度檢測(cè)的軟硬件方法。

1 角度檢測(cè)儀硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)
采用了高精度三軸加速度傳感器MMA7361L作為角度檢測(cè)模塊，數(shù)據(jù)處理采用最新的帶A／D轉(zhuǎn)換功能的STM32F103VE芯片，采用I2C接口的AT24C02A芯片進(jìn)行周期性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，采用1602液晶模塊對(duì)角度值進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，為了擴(kuò)展系統(tǒng)功能，采用4×4鍵盤(pán)對(duì)系統(tǒng)模式進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)采用聲光報(bào)警電路，當(dāng)角度超過(guò)設(shè)定上限時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警提示。角度檢測(cè)儀硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1．1 STM32F103VE控制器
本系統(tǒng)采用新一代低功耗高速工業(yè)級(jí)芯片STM32F103VE作為控制器核心，芯片采用更優(yōu)化的32位ARM Cortex-M3內(nèi)核，時(shí)鐘頻率達(dá)到72 MHz。該芯片系統(tǒng)資源和外圍接口豐富，內(nèi)部集成專用時(shí)鐘、復(fù)位以及電源管理模塊，支持多種工作模式，內(nèi)含2個(gè)12位高速ADC、80個(gè)快速I(mǎi)／O口、7個(gè)定時(shí)器和多達(dá)9個(gè)通信接口。