郝 骞 冯敦超 马慧卿 齐明思

（中北大学国家级电工电子实验教学示范中心，太原 030051仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原 030051 ）

1 引言

目前很多工程应用领域需要进行精确、大量程的角度测量以及水平面的确定，并把采集到的数据交由计算机分析处理[1,2]。本文针对这种需求，设计了基于MEMS加速度倾角传感器的倾角测量仪，硬件采用SCA610 倾角传感器，Atmega8 单片机，数码管和串口数据通讯。软件方面进行了传感器的线性度拟合，开发了简单的计算机上位机软件。该测量仪可以做到开机即可使用，方便与计算机连接。

2 测量原理

当物体水平放置时，且不受其它外力的作用时，它受到竖直向下的重力加速度的作用；而当物体放置在一个倾斜的平面上时，物体的重力加速度就可以分解为沿着平面的加速度分量和垂直于平面的加速度分量。当测得物体的下滑分量加速度α，就可以通过的公式(1），(2)计算出物体的倾斜角。

3 系统硬件设计

传感器采用芬兰VTI公司的单轴电容式MEMS倾角传感器SCA610，+5V供电，低温漂，量程-90°～+90°，模拟电压输出，范围0.5V～4.5V。单片机使用ATMEL公司的Atmega8单片机，自带8路10位ADC。硬件框图如图1所示。

显示分为数码管和上位机两种方式，使用的是4位共阳数码管，其中最高位用于显示正负，其余三位前两位是十位和各位，最后一位为小数。倾角测量仪与计算机通讯采用的是USB转串口芯片PL2303，该芯片一次性完成USB至TTL电平的转换，无需增加电平转换芯片，结构简单。

4 系统软件设计

系统上电后，首先初始化ADC和定时器，为了滤除噪声，采用连续采集20次传感器的输出电压取平均的方式。……