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摘要倾角传感器广泛应用于机械工程、生产建造等领域。在测量数据的准确度、工作的稳定性等方面，较之传统测量方式有着明显的优势。
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本文介绍了一种基于MEMS技术的倾角传感器设计。本项目通过研究和控制ARM微控制器，首先利用加速度传感器来获取静态重力加速度的变化，转换为倾角的变化，ARM微控制器通过SPI采集传感器的测量值，再利用数据滤波算法，计算出物体相对于水平面的角度。通过温度补偿，可以降低温度漂移带来的影响。30536
通过实验数据看出，倾角传感器在0°到60°范围有良好的分辨率。在进行温度补偿后，可以有效降低温度漂移带来的影响，能很好的保证数据测量的准确性。
关键词 MEMS 倾角传感器 加速度传感器 温度漂移
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Tilt Sensor Hardware Design Based on MEMS Technology
Abstract
Angle sensors are widely used in mechanical engineering, construction and other production. Angle sensor in the accuracy of measurement data, the stability of the work than the traditional measuring method has obvious advantages.
In this paper, a design of angle sensor based on MEMS technology is presented. This project through research and control of ARM microcontroller. First, acceleration sensor is used to obtain the change of the acceleration of gravity, static into Angle change, ARM micro controller through SPI acquisition sensor measurement value, reuse data filtering algorithm, to calculate the object relative to a horizontal plane angle. By temperature compensation, the influence of temperature shift can be reduced.
Through the experiment data, sensor in 0 °to 60 °angle has a good resolution.
After temperature compensation, angle sensors can effectively reduce the effects of temperature drift, can be a very good guarantee the accuracy of the measurements.
Keywords MEMS Tilt sensor Acceleration sensor Temperature drift
目 次
1 绪论 1
1.1 研究的目的与意义 1
1.2 国内外研究发展趋势 1
1.3 本人工作 2
1.4 章节安排 3
2 倾角传感器工作原理及误差分析 4
2.1 工作原理 4
2.2 误差分析 6
3 系统硬件设计 9
3.1 系统硬件总体设计 9
3.2 硬件开发工具 9
3.3 单片机最小系统 10
3.4 双轴倾角传感器模块 12
3.5 SPI通讯 14
3.6 外围电路设计 16
3.7 硬件设计总结 17
4 软件设计 17
4.1 软件平台 18
4.2 加速度传感器的采样 19
4.3 数据滤波 23
4.4 数据输出 25
5 数据分析 27
结 论 29
致 谢 31
参考文献32
1 绪论
1.1 研究的目的与意义
在工程施工过程中，运用机械装置中。不仅经常要进行调平校准，而且要对工程的水平面进行检测。这时水平与倾斜的测量就会遇到很多的问题。我们希望能设计一种倾角传感器用以代替基于水泡的各种水平尺等简陋的工具，这种传感器带数字显示及数字通讯接口。这种倾角传感器可以实现自动调平，也可以对施工水平进行检测。根据据上述需求，我们在研究设计倾角传感器的过程中，可以采用加速度传感器作为传感器元件，这种加速度计是采用单片机技术并基于微机电系统（MEMS）技术的[1]。微机电系统(micro electro-mechanical system)，英文缩写为MEMS。指的是可以批量生产的，采用微机械加工技术的，集微型传感器、微型机构、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口、通信等于一体的微型器件或微型系统[2]。
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