基于STC12C5A60S2单片机的倾斜检测仪设计

申请数据并接收数据。UART1串口1直接连接到ZigBee无线模块的协调器coordinator的串口，用于将读取的水平数据传递给指定的操作指示器。

同时，UARTO也是STC12C5A60S2芯片串行程序烧写端口，通过两个短路帽进行转换，没有短路帽时是编程模式，有短路帽时则连接双轴倾角传感器。

3 电源电路设计

电源电路包括恒流充电模块和电压变换模块。电池采用12V/1000mA·h的锂电池。其中，恒流充电电路采用独立设计，能够减小主电路板的尺寸，可更换性强。充电电路采用LM317芯片，恒流方式充电。指示灯VD1显示外部电源状态，指示灯VD2用于显示充电状态，当电池充满时，VD2熄灭。

电池提供的12V电压，直接提供给双轴倾角传感器。由于单片机采用3.3V工作，考虑到转换电路的可靠性，采用了两级DC/DC转换电路，先转换到5V再转换到3.3V。采用的电源转换芯片为1117—5和1117—3.3，在第二级采用了两个电容进行滤波，进一步稳定输出的3.3V电压。

倾角传感器的选型

倾斜检测仪中关键的器件之一就是倾角传感器，它的精度等级决定了车体调平的精确度，同时该传感器的响应速度也是仪器快速检测的一个保障。因此，应根据检测仪对水平精度的要求来选取恰当精度等级的倾角传感器，从而降低仪器成本。

倾角传感器用于感应火箭炮车体的纵横向倾斜度，基本技术要求：

（1）精度高于±00～00.2（±0.012°）；

（2）使用环境温度为—40—+55℃。

根据以上基本技术要求，选用北京星网宇达科技开发有限公司的TW—TS1110倾角传感器，该传感器内嵌微控制器和高精度A/D转换器，其传感元件与数字电路的完美结合，可以保证极高的精确度。通过测量重力加速度在其敏感轴上的分量，最终解算出传感器相对于水平面的倾斜角度，内置温度补偿可修正传感器的温度漂移，数字更新率可达10Hz，其主要技术指标见表1。

该传感器测量精度高、体积小，适合多种环境下使用，并可自行设定水平零点，以数字方式输出，抗震动能力强，耐冲击性能好。

无线数传模块的设计

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无线数传模块的选型及其接口电路

传统数据传输方法通常采用有线方式进行，通过线路布置，将获得的信息经串口传送给上位机。但是在一些多测试点的系统中，伴随传感器而来的是大量数据线缆。众多的线缆不仅带来布线的复杂不便，而且存在着短路、断线隐患，成本高，易老化，对特殊环境适应能力差，还给系统的调试和维护增加了难度。同时，布线的可扩展性和可维护性比较差，而无线通信技术适应性好，遇到环境比较恶劣、布线比较困难的时候，用无线数传模块建立专用无线数据传输方式即可解决这一问题。用户组建好一个通信网络之后，若需要增加新的设备，只需将新增设备与无线数传电台相连接就可以实现系统的扩充；而在系统维护的时候，只需重点维护数传模块，出现故障时能快速找出原因，恢复线路正常运行。相比有线传输，无线传输具有不占据空间、没有布线要求、成本低、可靠性高、维护方便及传输中的干扰较少等优点，这也在一定程度上提高了传输的可靠性。

火箭炮车体倾斜检测仪对无线数传模块的要求：

（1）适当的通信距离，一般以不超过30m为宜，通信功率过大，使通信距离过远，会造成炮与炮之间相互干扰；

（2）较强的抗干扰能力，系统在较强的外界干扰中也能正常工作；

（3）较低的功耗，该检测仪野外应用，无固定供电电源，只能靠电池维持系统运行，无线数据传输系统低功耗非常重要。

根据上述要求，选择了深圳振通公司的ZT—TR43C无线数传模块。

无线模块ZT—TR43C与单片机接口提供了R$232/TTL/RS485 3种接口方式，本仪器采用TTL接口方式，方便与单片机的连接。其中，单片机的RXD、TXD口分别与无线模块的TXD、RXD口相接，地线相接。

考虑到多个倾斜检测仪同时工作，为防止它们之间相互干扰，采取不同的通信信道或不同编码方式识别，每个仪器上带有拨码盘，通过拨码盘设置各自的通信信道或识别码。

2 无线通信网络的建立

若要进行无线通信，则需先建立无线网络，无线网络建立主要有以下步骤：

（1）选择无线信道。主控站上电初始化后依次在各个信道上监听，找出一个干扰相对较小的信道，作为系统工作信道。

（2）主控站发出呼叫信息。找到系统工作信道后，在此信道上发送呼叫信息，等待从机的接入。发送一帧呼叫信息后，主机等待若干时间，等待从机的接入。

（3）从机发送按入请求。从机初始化后依次在各个信道上监听，当接收到有效的数据帧后，从机就找到了系统工作的信道。当从机接收到主机的呼叫信息后，延时随机时间发送接入请求。如果从机发送接入请求后，在本时隙内接收到主机的接入允许，则此从机接入成功，反之则等待下一个呼叫信息，直到接入成功。

（4）主机发送接入允许。主机在规定的时间内接收到从机的接入请求后，发送接入允许信息。

倾斜检测仪结构设计

倾斜检测仪机壳采用铝合金整体加工，内置倾角传感器、电路板、电池和无线发射模块等，水平检查座采用优质合金钢，表面水平度和光洁度优于水准仪标准，与机壳由螺钉固连，发射机天线位于机壳的上方，使用时旋上，装箱时可以旋下或折叠放倒。

上机壳用于安装主电路板，下机壳用于安装倾角传感器、底板和锂电池，两机壳相扣结合。主电路板与倾角传感器通过连接座直接插接，形成一个整体。

机壳的正面有指示灯、电源开关。指示灯用于显示主电路的工作状态，电源开关负责电池同主电路板以及倾角传感器的供电控制。机壳的上侧面有锂电池的充电孔，充电的时候要关闭电源的开关，在指示灯熄灭的情况下，进行充电。机壳的反面为电池盒，用于安装电池，电池盖由螺钉固定。

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