单片机的三维角度测量仪设计

目录
引言
（一）三维角度测量仪的发展背景
（二）三维角度测量仪的国内外发展现状
（三）本文主要研究内容
二、方案设计及元器件选择
（一）三维角度测量仪的方案设计
（二） STC89C51单片机简介
（三） ADXL345三维加速度传感器简介
（四） LCD1602液晶显示器简介
（五）机械按键介绍
三、系统硬件设计
（一）最小系统电路设计
1.复位电路构建
2.时钟电路构建
（二）角度测量电路设计
（三）角度显示电路设计
（四）按键电路设计
四、系统软件设计
（一）三维角度测量仪的主程序流程设计
（二）三维加速度检测流程设计
（三）液晶显示流程设计
五、制作与安装
总结
参考文献
致谢
附录一原理图
附录二 PCB图
附录三元件列表
附录四程序
引言
（一）三维角度测量仪的发展背景
本论文将对三维角度测量仪系统作为研究目标，采用STC89C51单片机作为系统的主控核心，通过软硬件系统的配置完成一种具备预期功能指标的电子系统，本课题构建的三维角度测量仪控制系统是对当前市场上现有产品的功能增加及优化，这次毕业设计从课题确立到元器件选取、从硬件设计再到软件设计，处处体现出了对如今相关三维角度测量仪系统研究现状的优化和增加。


图1传统角度测量仪
传统三维角度测量仪如图1所示，由于测量仪控制系统在常年的使用过程中出现了许多无法避免的问题，研究人员正在持续积极探究解决这些存在问题的有效措施和可行办法，其中应用微处理器作为控制器的三维角度测量仪系统是较为妥善的解决方法，由于控制器芯片是对程序代码的一种执行器件，所以它将完全依照工程师的思想进行工作，而较早期的三维角度测量仪控制系统选用技术含量低的模拟技术或机械结构作为主要架构， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072* 
从而很难定期对系统进行优化，而主控处理器的可更新程序特点则可以解决该缺陷。本三维角度测量仪控制系统以STC89C51单片机最小系统作为核心，将各类传感器、人机交互模块、液晶显示器以及其它必要电路与单片机IO口进行相连，通过C语言编写程，把以最高效的程序执行流程来对三维角度测量仪系统的目标进行控制。由于主控处理器含有多管脚并且设计师可以通过软件代码对每一个引脚进行灵活的操控，从而以单片机作为主控的三维角度测量仪控制系统能够完成对许多智能传感器、电路模块的控制，不论是在功效还是效果上，工作性能中的参数精度和功能丰富性都将被极大的增加。以微处理器作为控制芯片方案完成的崭新三维角度测量仪系统是对传统三维角度测量仪系统的一种全数革新换代，它把高速数据采集、高清度液晶显示以及智能传感器等崭新技术嵌入到三维角度测量仪系统中，这是传统三维角度测量仪控制系统不可能完成的，即使是在运行过程中出现非常多错乱，也不用担心该系统的质量，只需对程序进行优化改进并且重新烧录就行了，这些特征都是传统三维角度测量仪系统所无法比拟。本设计将要构建的三维角度测量仪控制系统将以高效的软件执行流程来对数据进行运算，并以人机交互体验感较佳的界面来完成使用者和系统相互间的交流。
三维角度测量仪的国内外发展现状
通过对电子器件市场上现存的三维角度测量仪系统进行多次调研后我们发现，与之相关的无论是半成品模块还是完整产品，国产和进口相互间的价格不在同一水平上，国产产品比进口产品的价格低好几个档次，通过查阅网上相关信息和提供的设计文献调研查阅后可以发现，在使用场合和很多的参数精度上，国产产品要比进口产品的效果低，由此看出在三维角度测量仪控制系统的重点技术掌握上，国内的设计厂家还没有走在时代的前列。通过对中国知网上的期刊文献进行查阅，前段时间美国芝加哥大学一个与三维角度测量仪控制系统相关的研究小组发布了一条公告，宣布他们最新推出了一款特殊用来完成三维角度测量仪控制系统进行数据采集的高性能传感器，这种型号的智能传感器集合了多种探头，通过这种类型的传感器件的工作可以为系统提供多个上的采集数据并通过传感模块里面主控器的处理，将这些信号进行整合和提取，把底层数据中有效的数据提取出来送入到信息层，并通过高速SPI接口送出，这种类型的高性价比智能传感器的推出表示着对三维角度测量仪系统的研究又取得了一大进步。
本文主要研究内容
本次毕业设计构建了一款能够液晶显示和加速度检测功效的三维角度测量仪控制系统，在论文的结构上，第一部分主要对这款系统的历史背景和当前市面上国内外产品的现状做了简要地介绍；论文的第二部分对这种类型的三维角度测量仪系统电路框架中所要使用的元器件进行了简要介绍；第三、四两部分分别对三维角度测量仪的硬件系统和软件工作过程进行了配置，第五章主要通过丰富测试来实现对设计结果的验证，在设计内容上，下列为本系统将要完成的任务。
1、设计LCD1602液晶屏电路，实现对三维角度测量仪系统运行过程中的参数进行高清晰度显示，实现对三个角度的实时快速显示；
2、配置加速度检测电路，通过STC89C51单片机对ADXL345传感器的驱动实现对XYZ三个方向所产生的加速度分量进行高速检测，并通过算法实现对三个角度的测量，角度测量精度能够达到0.1度；
3、以STC89C51单片机作为主控芯片，构建其最小系统电路，实现对ADXL345传感器以及LCD1602液晶屏的驱动；

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