摘 要：介紹傾角傳感器的工作原理，對PIC16C72與傾角傳感器的硬件接口電路及其軟件進行了設計，并且該設計已經由實驗得到驗證。
關鍵詞：PIC16C72；單片機；傾角傳感器
0 前 言
設計中的傾角傳感器是新型變質面積電容式傾角傳感器，該傾角傳感器技術是為數(shù)不多的、能夠兼有結構簡單、可靠性高、有通用傳感器集成電路等優(yōu)點的傾角傳感器技術之一。在測繪儀器儀表、建筑機械、天線定位、機器人技術、坦克和艦船火炮平臺控制、飛機姿態(tài)、汽車電子控制、石油勘探、海上平臺監(jiān)控等方面有廣泛應用。
1 傾角傳感器的工作原理 傾角傳感器的電路原理如圖1所示。 | 圖1 傾角傳感器原理圖 |
檢測電路由比較器A1、A2、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及電容充放電回路組成。C1、C2為可變介質面積電容式傾角傳感器，其容量大小與傾角變化成比例。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個輸出端A、B作為差動脈沖寬度調制電路的輸出。設電源接通時，觸發(fā)器的A端為高電位，B端為低電位，因此A點通過R1對C1充電，直至M點的電位等于參考電壓Uf時，比較器A1產生一脈沖，觸發(fā)器翻轉，則A點呈低電位，B點呈高電位。此時M點電位經二級管D1迅速放電至零，而同時B點的高電位經R2向C2充電，當N點電位等于Uf時，比較器A2產生一脈沖，使觸發(fā)器又翻轉一次，則A點呈高電位，B點呈低電位，重復上述過程。如此周而復始，在雙穩(wěn)(a)(b) 態(tài)觸發(fā)器的兩輸出端各自產生一寬度受C1、C2調制的方波脈沖。
當C1=C2時，線路上各點電壓波形如圖2（a）所示，A、B兩點間平均電壓為零。當C1≠C2時，C1和C2充放電時間常數(shù)不同，電壓波形如圖2（b）所示，A、B兩點間平均電壓不再是零。 輸出直流電壓USC由A、B兩點間電壓經低通濾波后獲得，等于A、B兩點間電壓平均值UAP和UBP之差。 <!--[if !vml]--> 式中U1——觸發(fā)器輸出高電平。 <!--[if !vml]--> 設充電電阻R1=R2=R，則得 |
圖2 各點電壓波形圖 |
當傾角傳感器在-90°=－+90°之間轉動變化時，C1、C2的電容將隨之發(fā)生變化。由上面的等式可知，差動電容的變化使充電時間不同，從而使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端的方波脈沖寬度不同，因此A、B兩點間輸出直流電壓USC也不同，而且具有線性輸出特性。
2 硬件設計
用芯片LM339 作為傾角傳感器的兩個電壓比較器，芯片HBF4013AF作為傾角傳感器的RS觸發(fā)器，芯片LM324用作電壓跟隨器。觸發(fā)器的A點電壓經低通濾波后，再由芯片LM324進行電壓跟隨，然后作為PIC16C72單片機RA0端口的模擬輸入量�；赑IC單片機的檢測電路如圖3所示。
圖3 PIC硬件連接圖
PIC16C72 芯片是一種具有28個引腳的雙列直插式芯片，有2k的程序存儲器和128 Byte的RAM，它提供22個I/O引腳與電源掉電復位功能，內置的外圍包括3個定時器，一個捕捉/比較/PWM模塊和一個同步串行通信端口，這個通信端口可以設置為使用兩線的集成電路間通信模式，或是三線的串行外圍接口。PIC16C72提供8個中斷源，并可由軟件來設置它們的優(yōu)
