基于MMA7260的自动安平系统设计

　　1 、引言

　　传统的安平系统主要利用水泡在不同倾斜姿态下的不同位置来显示系统的姿态，不可避免地有着安平速度慢、安平效果欠精确的缺点。解决传统安平系统存在的问题，快速准确实现自动安平，确保测试、测绘精度，在工程测量、地图测绘以及摄影摄像中具有重要的现实意义。

　　基于MMA7260的自动安平系统通过设备安装面与水平面间夹角(倾角)数据的采集，自动判断系统在空间中的姿态，进而凭借机械动力机构调整其姿态，使之最终达到安平状态。本文在简单介绍基于MMA7260的自动安平系统构成、自动安平基本原理的基础上，论述了系统倾角数据采集、设备安平状态自动判断、设备姿态自动调节实现设备的自动安平的全过程。

　　2、系统构成及自动安平基本原理

　　2.1系统构成

　　系统的结构框图如图1所示。

　　系统由一个飞思卡尔公司研制的MMA7260加速度传感器(使能其两个轴向的传感功能)、一个Atmel公司生产的ATmega16型单片机及两个直流电动机构成。

　　2.2 系统自动安平基本原理

　　通过加速度传感器将系统安装面与水平面间的夹角(倾角)信息以电压的形式传输给模拟数字转换器进行转换，单片机根据数据自动判断安平姿态，并根据不同的状态利用脉冲宽度调制(PWM)驱动直流电机调整设备姿态，循环往复前述过程，最终达到设备的安平。

　　3、设备安装面与水平面间夹角(倾角)的测量

　　图2是加速度传感器侧倾角原理示意图。加速度传感器在倾斜状态下，将在倾斜方向受到重力的一个分力，这个分力使其具有一定的重力分加速度，这时传感器将输出一个电压值，它与倾角之间的关系如下：

　　θ=arcsin[(V-V0)/Kg]

　　式中，V—输出电压

　　V0—加速度为零时的参考电压值

　　K—电压值和加速度之间的比例系数

　　g—当地的重力加速度

　　这样，加速度传感器可以通过电压的形式输出系统所在平面的倾角信息。

　　用于倾角数据采集的MMA7260加速度传感器具有灵敏度高(1.5g工作模式下达到800mV/g)、功耗低(2.2-3.6伏特工作电压以及500μA工作电流)、工作温度范围宽(-20-85℃)等特点;此外，它价格还比较低廉。它提供了四种测量模式(正负1.5g，2g，4g，6g)以适应不同的加速度的测量要求。

　　设置g-Select1和g-Select均为低电平，使加速度传感器采用1.5g模式工作以得到较高的精确度(图3)。

　　为减少内部时钟噪音对传感器输出信号的干扰，在传感器输出端采用了RC滤波电路，改善信号的质量