基于单片机倾角检测仪设计分享
时间：2022-11-12 23:30:00
目录
【功能介绍】
【原理图】
【PCB】
【实物图】
组件清单】
【源代码】
【参考】
【功能介绍】
本设计利用51单片机主控系统采用三轴加速度传感器ADXL345倾角测量可以实现两个功能：
- 实时显示当前测量的角度值；
- 可设置角度报警值，达到设定角度报警功能。
【原理图】
原理图包括单片机最小系统、按键电路、显示模块、电源模块、蜂鸣器模块、倾角检测模块等；如需详细信息，可私信作者或添加微信biyezhan007
【PCB】
【实物图】
组件清单】
| 10uf电解电容 | 1 |
| 30pf瓷片电容 | 2 |
| 3mm 红色led灯 | 1 |
| 小电源接口 | 1 |
| 自锁开关 | 1 |
| 自锁按键 | 7 |
| 4针排针 | 1 |
| LCD1602液晶显示屏 16P插座 | 1 |
| 8550 三极管 | 1 |
| 5V 有源蜂鸣器 | 1 |
| 103排阻 | 1 |
| 3K电阻 | 1 |
| 1K电阻 | 2 |
| 10K电阻 | 3 |
| ADXL345模块 2*5P插座 | 1 |
| STC89C52 单片机 DIP40插座 | 1 |
| 12M晶振 | 1 |
【源代码】
#include ///调用头文件 #include "ADXL345.h" ////调用倾角传感器的控制程序函数 #include "LCD1602.h" //调用LCD1602 显示控制函数 #include "eeprom52.h" //调用LCD1602 显示控制函数 #define uchar unsigned char //简化宏定义 #define uint unsigned int //简化宏定义 sbit Key_1=P1^0; //校零按键定义IO口 sbit Key_2=P1^1; ///绝对校零按键定义IO口 sbit Key_3=P1^2; ///暂停显示控制按钮 sbit Key_4=P1^3; sbit Key_5=P1^4; sbit Key_6=P1^5; sbit Beep=P2^3; ///蜂鸣器标志位 bit angle_flag=0; ////判断是绝对角度还是相对角度 ，angle_flag=0绝对角度显示 Absolute angle、 =1相对显示 relative angle int xDat,yDat,zDat; ///倾角传感器的临存数据变量 int x,y,z; ///角度数据滤波计算暂存变量 int xNum,yNum,zNum; ///角度数据滤波计算暂存变量 int ShowDatx,ShowDaty,ShowDatz; ////过滤后角度数据变量 bit SysError,key1,key2,key3,key4,key5,key6,SysMode; //系统标志位错误，按键控制3个标志位，系统显示状态标志位 uint ButtonTime=0; //按钮等待延迟变量 int AngleDat,Dat1AngleDat; ///实时角度值暂存变量 int AngleDat_value=0; float AngleDatx,CalibrationDat; ////实际角度值，校准角度值 uchar state,ms; ///数据显示变量，定时变量 bit s1,Beep1; ///数据闪烁标志位，蜂鸣器报警标志位 /* 无论是什么单片机，只要使用内部存储区域EEPROM基本使用是这样的 关于内部存储区，EEPROM，不同单片机的使用过程基本相同，单片机内有许多存储单元，或扇区，每个扇区下有许多地址， 数据存储在这些地址下。官方提供了存储函数的程序。我们只需要使用三个程序，一个是风扇区域，另一个是 数据写函数，另一个是数据读取函数。 风扇区域擦除函数-使用哪个风扇区域，先擦拭风扇区域，填写要擦除风扇区域的第一个地址 例如 SectorErase（0x2000)x2000的扇区数据 数据存储-风扇区域擦除后，您可以使用该址可用于存储数据 例如 byte_write（0x2000,123）; 也就是说，将123存储在0中x2000地址下 数据读取-直接调用，例如 Dat=byte_read（0x2000)；x读取2000地址下的数据 Dat 另外---- //51单片机存储区域为8位，即可存储的最大数据是 一旦我们存储的数据超过256，就会出现一些问题 //所以，如果您的设计需要存储的数据大于256，然后拆开数据存储 /256得到高位 之所以是256，是因为0-255，256个数 // 例如数据257 257/256=1 257%6=1 ,存储两个1，读取时，将高位数据乘以256加低位数据，还原数据 */ //按钮处理函数，通常按钮处理是判断按钮，延迟抖动，再次判断，然后按钮等待释放，但会有 //有些问题是，如果我一直按下按钮，不松开，我会一直等待按钮释放，程序会死在那里，所以我不需要处理这个按钮 //改变变量判断情况，例如，当按钮不按下时，我将变量等于0，当按钮按下时，当数值累加到 //在一定程度上，再次判断按钮是否按下。如果按钮真的按下，就执行。这个想法 void ButtonCode() /// { if(!Key_2) ////恢复绝对零度校准值 { CalibrationDat=0; ///清除校0标志位 angle_flag=0; } if(!Key_1) ///校准零度 在绝对零度下记录 角度值 （重要） { if(ButtonTime<1000) ButtonTime ; ///变量累加 if(!Key_1 && ButtonTime>4) //变量加到4后，再次判断按钮是否下
{
if(!key1) //是按键按下，只要这个变量等于1，就执行一次按键操作，并且变量清零，确保执行一次
{
key1=1;
CalibrationDat=AngleDatx; //校零时记录当前系统的角度值
angle_flag=1;
}
}else key1=0;
}else if(!Key_3)
{
if(ButtonTime<1000) ButtonTime++;
if(!Key_3 && ButtonTime>4)
{
if(!key3)
{
key3=1;
SysMode=!SysMode; //显示角度锁定状态标志位置位
}
}else key3=0;
}else if(!Key_4) //校准零度 记录在绝对零度下的 角度值 （重要）
{
if(ButtonTime<1000) ButtonTime++;
if(!Key_4 && ButtonTime>4)
{
if(!key4)
{
key4=1;
state=(state+1)%2;
}
}else key4=0;
}else if(!Key_5)
{
if(ButtonTime<1000) ButtonTime++;
if(!Key_5 && ButtonTime>4)
{
if(ButtonTime>80)
{
ButtonTime=75;
key5=0;
}
if(!key5)
{
key5=1;
if(state==1)
{
if(Dat1AngleDat<180)
{
Dat1AngleDat++;
SectorErase(0x2000);
byte_write(0x2000,Dat1AngleDat);
}
}
}
}else key5=0;
}else if(!Key_6)
{
if(ButtonTime<1000) ButtonTime++;
if(!Key_6 && ButtonTime>4)
{
if(ButtonTime>80)
{
ButtonTime=75;
key6=0;
}
if(!key6)
{
key6=1;
if(state==1)
{
if(Dat1AngleDat>0)
{
Dat1AngleDat--;
SectorErase(0x2000);
byte_write(0x2000,Dat1AngleDat);
}
}
}
}else key6=0;
}else ButtonTime=0;
}
/*
1602液晶，是常用的显示器件，一共是16个管脚，其中有八个管脚是数据传输管脚，有三个管脚是数据命令使能端管脚，还有两组电源管脚，
其中一组电源管脚是给整个液晶进行供电的，还有一组电源是单纯的背景光电源，还剩下的最后一个管脚是对比度调节管脚，一般接上一个3K电
阻再接地即可。
一般我们用的函数，无非就是 LCD1602_write 和 LCD1602_writebyte
LCD1602_write(x,y); 这个函数括号里面可以填写两个数据，第一个数据只能是 0 1 ，是0就说明第二个数据对液晶来说就是命令，填1就说明
第二个数据对于液晶来说就是要显示的数据。
LCD1602_writebyte（）； 这个函数里面直接填上要显示的字符串即可，自动进行显示
*/
void ShowCode() //显示控制函数
{
if(ShowDaty>=0) //判断当前系统设备当前角度处于正半轴还是负半轴 //计算绝对零度时的 角度数据
{
if(ShowDatz>=0) //判断当前角度是否为0°-90° / 还是90°-180°的饭
{
AngleDatx=(float)ShowDaty*90/257; //计算当前角度值0-90 （当前角度=Y周角度数据*90° / Y轴最大90°时对应的角度数据）
}else
{
AngleDatx=((float)2570-ShowDaty)*90/257+900; //计算当前角度值90-180 （当前角度=Y周角度数据*90° / Y轴最大90°时对应的角度数据+90°）-
}
}else
{
if(ShowDatz>=0) //判断当前角度是否为-0°→ -90° / 还是-90° → -180°的饭
{
AngleDatx=(float)ShowDaty*90/257; //计算当前角度值0--90 （当前角度=Y周角度数据*90° / Y轴最大90°时对应的角度数据）
}else
{
AngleDatx=(float)((ShowDaty*-1)-2570)*90/257-900; //计算当前角度值90-180 （当前角度=Y周角度数据*90° / Y轴最大90°时对应的角度数据-90°）-
}
}
ButtonCode(); //调用按键控制程序
AngleDatx=AngleDatx-CalibrationDat; //零点校准部分程序
if(AngleDatx>1800) //角度值划分 超限制计算实际角度值
{
AngleDatx=-1800+(AngleDatx-1800); //角度值划分 超限制计算实际角度值
}else if(AngleDat<-1800)
{
AngleDatx=1800+(AngleDatx+1800); //角度值划分 超限制计算实际角度值
}
AngleDat=(int) AngleDatx; //赋值当前角度值并显示
if(state==0)
{
LCD1602_write(0,0x80); // 81 95 90 -90
if(angle_flag==0) LCD1602_writebyte(" Absolute angle ");
else LCD1602_writebyte(" Relative angle ");
LCD1602_write(0,0xC0); //显示到第二行
LCD1602_writebyte("DAT:"); //显示当前角度值
if(SysMode==0)
{ AngleDat_value=AngleDat;
if(AngleDat<0) //如果角度为负数
{
LCD1602_writebyte("-"); //显示对应的数据
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat*-1/1000%10);
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat*-1/100%10);
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat*-1/10%10);
LCD1602_writebyte(".");
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat*-1%10);
}else
{ //如果角度为正数
LCD1602_writebyte(" ");
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat/1000%10); //显示对应的数据
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat/100%10);
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat/10%10);
LCD1602_writebyte(".");
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat%10);
}
LCD1602_write(1,0xdf); //单位显示符号
if((Dat1AngleDat*10AngleDat) && Dat1AngleDat!=0) Beep1=1;
else Beep1=0;
}
else
{
if(AngleDat_value<0) //如果角度为负数
{
LCD1602_writebyte("-"); //显示对应的数据
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat_value*-1/1000%10);
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat_value*-1/100%10);
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat_value*-1/10%10);
LCD1602_writebyte(".");
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat_value*-1%10);
}else
{ //如果角度为正数
LCD1602_writebyte(" ");
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat_value/1000%10); //显示对应的数据
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat_value/100%10);
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat_value/10%10);
LCD1602_writebyte(".");
LCD1602_write(1,0x30+AngleDat_value%10);
}
}
LCD1602_write(0,0xC0+11);
if(SysMode==0) //显示系统状态
{
LCD1602_writebyte(" ON ");
}else
{
LCD1602_writebyte(" OFF");
}
}else
{
LCD1602_write(0,0x80);
LCD1602_writebyte("Alarm Value:");
if(state==1&&s1==1)
{
LCD1602_writebyte(" ");
}else
{
LCD1602_write(1,0x30+Dat1AngleDat/100%10); //显示对应的数据
LCD1602_write(1,0x30+Dat1AngleDat/10%10);
LCD1602_write(1,0x30+Dat1AngleDat%10);
}
LCD1602_write(1,0xdf); //单位显示符号
LCD1602_write(0,0xC0);
LCD1602_writebyte(" ");
}
}
void interrupt_Init(void)
{
TMOD=0x01; //定义两个定时器
TL0 = 0x00; //设置定时初值
TH0 = 0x4C; //设置定时初值
EA=1; //开总中断
ET0=1;
TR0=1;
}
void main() //系统主程序
{
uchar IDDat,cs;
interrupt_Init();
LCD1602_cls(); //系统初始化， 液晶显示初始化
Dat1AngleDat=byte_read(0x2000);
if(Dat1AngleDat>180 || Dat1AngleDat<0)
{
Dat1AngleDat=45;
SectorErase(0x2000);
byte_write(0x2000,Dat1AngleDat);
}
Init_ADXL345(); //初始化ADXL345
IDDat=Single_Read_ADXL345(0X00); //读出的数据为0XE5,表示正确
if(IDDat!=0XE5) SysError=1; //判断传感器是否正常
else SysError=0;
while(1) //循环
{
if(SysError==0) //如果系统传感器正常 则
{
if(cs<10) //读取角度滤波计算函数部分 连续记录10次X、Y、Z角度数据
{
cs++;
Multiple_Read_ADXL345(); //连续读出数据，存储在BUF中
xDat=BUF[1]*256+BUF[0]; //连续读取XYZ的实时角度距离
yDat=BUF[3]*256+BUF[2];
zDat=BUF[5]*256+BUF[4];
xNum+=xDat; //记录10次的XYZ总数据
yNum+=yDat;
zNum+=zDat;
}else
{
x=x*0.7+xNum*0.3; //滤波计算函数部分
y=y*0.7+yNum*0.3;
z=z*0.7+zNum*0.3;
ShowDatx= x; //得出滤波后的系统角度数据
ShowDaty= y;
ShowDatz= z;
cs=0;
xNum=yNum=zNum=0; //清除 记录10次的XYZ总数据
}
}
ShowCode(); //调用系统显示计算角度函数
}
} //传感器错误
void init_1() interrupt 1 //定时器0中断服务程序
{
TH0=0x3c; //重新赋值
TL0=0xb0;
ms++; //计时变量计时
if(ms%2==0) //250ms定时
{
if(Beep1==1) Beep=!Beep; //只要beep等于1，蜂鸣器就会滴滴滴滴的响
else Beep=1; //否则就是不响
}
if(ms%10==0) //500ms定时
{
s1=!s1;
}
if(ms>19) //1s定时
{
ms=0;
}
}
本文介绍了在设计的过程的关键点，供大家参考学习，如果有错误或者不明白的可以直接私信作者，或者添加微信biyezhan007。
其他资料
【参考文献】
[1]肖金球，冯翼.增强型51单片机与仿真技术[M].北京：清华大学出版社社,
[2]肖金球.单片机原理与接口技术[M].北京：清华大学出版社,2004,17-128.
[3]周鸿武.基于单片机的酒精浓度检测仪设计[J].制造业自动化2012,02.
[4] 康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）[M].高等教育出版社，2006年
[5] 康华光.电子技术基础数字部分（第五版）[M].高等教育出版社，2006年
[6] 纪宗南.单片机外围器件使用手册—输入通道器件分册[M].北京航空航天大学出版社，2005年
[7]贾伯年.传感器技术[M].东南大学出版社，2000年
[8]何希才.传感器及其应用[M].国防工业出版社，2001年
[9]郑学坚.微型计算机原理及应用[M].清华大学出版社，2006年
[10]张水利. 单片机原理及应用. 黄河水利出版社，出版年：2008年8月
[11]谭浩强. C程序设计. 第三版. 清华大学出版社，出版年：2005年7月
