基于傳感器的角度測量系統(tǒng)設(shè)計
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3.2 采集和處理數(shù)據(jù)的方法
ADXL202有兩路輸出信號Xout、Yout，而且它們是同時工作的，而STM32F107是順序處理器，一個時間點上只能處理一路信號。我們采用分時復(fù)用的方法解決，以1 s為時間點，在這1 s內(nèi)，STM32F107只采集處理一條通道內(nèi)的信號和數(shù)據(jù)，到下一秒時就采集處理另一條通道上的信號和數(shù)據(jù)。還應(yīng)該注意一個問題，計數(shù)器在檢測到上升沿時開始計數(shù)，等下降沿到來停止計數(shù)的時間內(nèi)，脈寬過長時計數(shù)器會發(fā)生溢出，所以必須記錄下溢出次數(shù)。在最后計算計數(shù)器的值時，將溢出次數(shù)乘以計數(shù)器的寬度加上當(dāng)前計數(shù)器的值，即為總的計數(shù)值。
4 角度測量儀系統(tǒng)的程序設(shè)計
使用STM32F107的輸入捕獲功能，需要通過程序配置內(nèi)部寄存器的初始狀態(tài)，以此來滿足角度測量儀的工作需求。
①開啟GPIO和TIM2的時鐘，通過內(nèi)部的庫函數(shù)RCC_APB2PeriphClockCmd、RCC_APB1PeriphClockCmd來控制兩個時鐘的開啟。為了采集TIM 2_CH1和TIM2_CH2上的高電平脈寬，需配置PA0和PA1為下拉輸入。
②初始化TIM2，設(shè)定TIM2的輸入捕獲自動重裝載值為0xfffe，計數(shù)頻率為1 MHz。
③使能輸入捕獲、中斷、計數(shù)器，通過STM32F107的庫函數(shù)能方便地配置。
由角度測量和輸入捕獲原理可得系統(tǒng)的程序流程圖，如圖7所示。
圖7 系統(tǒng)程序流程圖
5 調(diào)試和測量結(jié)果
在室溫下進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)角度測量儀沒有傾斜時，液晶屏上顯示的結(jié)果并不為零，其原因是ADXL202安裝無法完全水平。芯片安裝后本身存在傾角，這是不可避免的。雖然調(diào)試環(huán)境是在室溫下，但是實際使用的環(huán)境可能是溫度變化較大的場合，零漂和靈敏度隨溫度的漂移將會很嚴(yán)重，直接測量時會導(dǎo)致很大的角度誤差，因此，必須采取某種形式的溫度補(bǔ)償方法來解決。
當(dāng)角度測量儀有傾斜時，測量結(jié)果與實際值有較大誤差。經(jīng)分析是輸入捕獲的計數(shù)器有誤差。經(jīng)將干擾和毛刺計數(shù)進(jìn)來，所以應(yīng)該添加濾波電路，同時計數(shù)器的值采用多次計數(shù)取平均值的方法，以此提高計數(shù)的精度。
角度測量儀的測量結(jié)果如圖8所示。
圖8 角度測量儀的測量結(jié)果
結(jié)語
本文論述了一種基于ADXL202的高精度角度測量儀的研究和設(shè)計方法，對ADXL202的角度測量原理和STM32F107的輸入捕獲功能進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。經(jīng)實驗測試，該測量儀能高精度地完成角度測量，而且可靠性好，對角度測量的研究和設(shè)計有著積極的意義。
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