电子水平仪设计完整的论文.doc
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1、精选资料 摘 要 水平仪作为一种测量小角度的常用仪器,广泛的应用在机械和仪表制造中。通过测量相对于水平位置的倾角度,设备安装的水平位置和垂直位置等,是桥梁建设、道路铺设、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或缺的重要仪器。国外许多国家很早就开始了电子水平仪的研究和制造,已有的电子水平仪不能满足精度要求。 随着技术的发展,原有的一些水平仪由于存在着很多的问题,特别是在灵敏度这方面,还有就是反应时间。而对于我们来说,研究分辨率更高,性能更好的智能性的电子水平仪是很重要和迫切的。而伴随着计算机技术不断的更新和发展,微控制器在工业测量和应用的越来越广泛,使计量检测仪器
2、具有了一定的智能化。关键词:电子水平仪;单片机;倾角传感器AbstractLevel is commonly used as a kind of small Angle measurement instrument , widely used in machinery and instrument manufacture, by measuring the tilt angle of relative to the horizontal position, the horizontal position of installation of equipment and vertical pos
3、ition, are bridge construction, paved roads, civil engineering, oil drilling, aviation navigation, industrial automation, intelligent platform, machinery processing and other fields are indispensable important instrument. Many foreign countries began very early on the electronic level research and m
4、anufacturing, the existing electronic level can not meet the accuracy requirements.With the development of technology, some of the original level because there are a lot of problems, especially in terms of sensitivity in this regard, and the reaction time, and for us.Research in higher resolution an
5、d better performance intelligent electronic level is very important and urgent.Along with computer technology constantly updated and developed of micro-controllers, Single chip microcomputer has been widely used in industrial measurement and control applications, Make the measurement instrumentation
6、 has certain intelligence.Keywords: Electronic level; Single chip microcomputer; Tilt sensor 不要删除行尾的分节符,此行不会被打印可修改编辑精选资料目 录 在再要 摘 要IAbstractII第1章 绪论.11.1 课题背景、目的和意义11.2 国内外在该方向的研究现状及分析.2 1.2.1 水准器式水平仪.2 1.2.2 光学倾斜仪.2 1.2.3 电子水平仪.3 1.3 主要研究的内容.31.4 本文结构.4第 2章 有关器件的资料.52.1 SCA100T_D01的结构.5 2.2 SCA100T
7、_D01的工作原理.5 2.3 SCA100T_D01的控制过程. .7 2.4 STC89C51的资料.8 2.4.1 MCS-51系列单片机的基本组成.8 2.4.2 单片机的重要接口.9 2.4.3 FALSH EPROM存储器.11 2.4.4 低功耗模式.11 2.4.5 定时器0和1的操作.12 2.5 LCD1602的资料.13 2.5.1 线段的显示.13 2.5.2 字符的显示.13 2.5.3 汉字的显示.14 2.5.4 LCD1602的主要技术参数.14 2.5.5 LCD1602控制器的11条控制指令.15第3章 原理框图和方案总体设计.16 3.1 原理框图.16
8、3.2 设计方案.16 3.2.1 传感器选用.16 3.2.2 液晶显示器选用.17 3.2.3 单片机选用.17 3.2.4 报警的电路的设计.18 第4章 硬件设计.20 4.1 传感器硬件电路.20 4.2 液晶显示器硬件电路.21 4.3 报警电路.22 4.3.1 R1、R2的选择.22 4.3.2 蜂鸣器外围电路设计.22 4.4 本章小结.22第5章 软件设计.24 5.1 主程序框图.24 5.2 采集程序框图.25 5.3 显示子程序框图.26 5.4 报警子程序框图.27 5.5 本章小结.27第6章 结果调试.28 6.1 硬件调试.28 6.1.1 单片机调试.28
9、6.1.2 LCD显示器调试.28 6.1.3 传感器模块调试.28 6.1.4 报警电路调试.28 6.2 软件调试.28 6.3 调试中遇到的问题.28 6.3.1 硬件调试遇到的问题.286.3.2 软件调试遇到的问题.296.4 达到的效果.29结论.30致 谢.31参考文献.32附 录.34可修改编辑第1章 绪论 二十一世纪是科学发展最为快速的一百年1。随着电子技术的发展和计算机技术的应用,测量技术和测量仪器都得到了迅速的发展。自从第一台电子水平仪诞生以来,由于其精度高,测量速度快,灵敏度高,和操作简单等优点,得到了迅速的发展和广泛的应用,开创了水平测量自动化的新时代。与传统的水平仪
10、相比较,电子水平仪有无可比拟的优越性,它是机电一体化和计算机技术于一身的最先进的测量仪器。它具有测量速度快,精度高,使用方便,作业劳动强度轻等优点由于电子水平仪的原理不同,影响其精度误差也有所不同,所以如何客观准确地评价其性能,为其制定合适的电子水平仪检测规程,也就没那么重要了。在自动控制和工程设计中,经常需要对某个平面或者是基准面进行倾斜角的测量,或者进行自动水平调节,特别是在自动控制中,常常需要对某一个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,还要求系统进行快速跳平或对某些装置与水平面的倾角进行快速高精度的测量。这些都是传统的倾角测量系统
11、和水平仪很难做到的。以电子倾角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,而且还能使测量的精度和速度大大的提高。1.1 课题背景、目的和意义随着市场需求和科技的发展2,人们对工程、机械、航空、航海设备的可靠性和稳定性提出了更高的要求,其中姿态测量是一项重要的指标。倾角传感器是测量关于某一基准面的倾斜角或者是姿态的装置。目前,市场上已有单轴、双轴、三轴的倾角传感器,但大多都价格昂贵或者体积较大。本文提出以双轴传感器STC100T_D01和STC89C51单片机实现的设计,可大大降低系统成本,不但可以构成一个单独的数字输出传感器,也可以作为一个测量模块,嵌入到测量控
12、制系统中,广泛应用于机器人控制、平台姿态(俯仰和滚转)测量、双轴加速度测量等系统中。直线度和平面度是表示零件形状的主要几何因素之一,也是形位公差的基本表征参数。其中直线度测量是几何量计量领域里一个最基本的测量内容,它是平面度、平行度、垂直度、同轴度等几何量测量的基础。因此,世界上各个国家对于直线度、平面度测量和误差评定这一领域一直给予高度重视,并不断地推出新型高精度的测量方法和装置,以满足日益增长的对产品质量的要求。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经历多次更新。电子水平仪是一种急需的测量小角度的量具。用它可以测量对于水平未知的倾斜度,两部件相互平行度和垂直度,机器,仪器导轨的
13、直线度,工作台平面度,以及平板的平面度等。在机械测量中起到了很重要的作用。随着技术的发展,原有的一些水平仪由于存在着很多的问题,特别是在灵敏度这方面,还有就是反应时间,这些都和国际上存在这很大的差距,而对于我们来说,研究分辨率更高,性能更好的智能性的电子水平仪是很重要和迫切的。而伴随着计算机技术不断的更新和发展,微控制器在工业测量和控制领域应用的越来越广泛;在很多的计量检测仪器中应用到了单片机,使计量检测仪器具有了一定的智能化。1.2 国内外在该方向的研究现状及分析水平仪基本上可分为水准式水平仪、光学水平仪和电子水平仪3。1.2.1水准器式水平仪 利用水准器式气泡偏移来测量被测平面相对于水平面
14、微小倾角的角度测量仪器,又称为水泡式水平仪。水准器式水平仪又可以分为条式水平仪、框式水平仪和合像水平仪。传统的气泡式水平仪有水准管和基座两部分组成,水准管是在曲率半径为R的玻璃管中,封装进酒精,只留一个气泡,并在管上刻有刻度线。当基座地面水平时,管中的气泡位于管的最中间,将水平仪置与被测平面上,可从旗袍的偏移方向判定该面的倾斜情况。这种水平仪的分度值一般分为1”、30”、10”几个等级。1.2.2光学倾斜仪 具有一个基座测量面及两个水准器,以光学度盘相对于基座测量面调整水准器气泡,并由读数显微镜读数,用于检测各种平面在120范围内倾斜角度的测量器具,又称为光学象限仪。1.2.3电子水平仪 具有
15、一个基座测量面,以电容摆或电感铁芯摆的平衡原理测量被测面相对于水平面微小倾角的测量仪器,主要用于测量平板和机床导轨等平面的直线度、平行度、平面度、垂直度,并能测量被测面对于水平面的倾斜角。电子水平仪的分度值有:0.001mm/m、0.0025mm/m、0.005mm/m、 0.01mm/m、0.02mm/m和0.05mm/m。电子水平仪可为指针式水平仪和数显式水平仪。指针式电子水平仪以指针式指示装置指示测量值,数显式水平仪以数显式指示装置指示测量值。近年来,国内在在水平仪的研究和开发方面取得了不少进展。综上所述,传统的气泡式水平仪由于受到环境和人为的影响较大, 精度受到限制,已经不能满足高精度
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