度的数码显示温度补偿零点误差补偿和通过串口与计算机进行数据传输的功能。二软件设计系统软件完成的主要任务对信号采集进行编程控制，对采集到的数据进行分析处理，精确计算测量角度值并在数码管上显示出来。软件设计的主要内容有第步总体流程图测量系统上电复位后，先进行初始化，然后查询开始键是否按下，如果开始键按下则进行测量，依次运行的程序为数据采集滤波处理数据处理数码显示，这部分程序在结束键按下之前是循环执行的，当结束键按下后，再次对单片机初始化，等待下个测量任务第二步各种数据的采集和转换含启动转换，角度电压信号采集环境温度信号采集零点误差采集和对采集的数据进行滤波储存等工作第三步采集数据的处理即通过实验确定出倾斜角度角度转换模块输出电压和转换结果三者之问的关系，编程实现三者的相互转换，并将角度值以数字化的形式从单片机端口输出倾角传感器方波发生器测量电桥第级运算放大器整流滤波第二级运算放大器待测角度图角度转换模块工作原理框图直流输出燕山大学本科生毕业设计论文第四步系统要求的其他内容如显示延时等。四研究工作进度研究安排具体如下第周查阅资料，熟悉课题根据毕业设计的题目要求，阅读与水平仪相关的文献资料，对水平仪的测量系统进行学习和了解，初步认识它的基本工作原理与基本组成单元，并针对汇编语言与数字信号处理的研究方向进步查阅资料。第周方案分析与确定鉴于前四周的准备工作，已经对水平仪测量的基本原理及其流程有所掌握，系统学习水平仪测量系统数学模型的构建温度补偿方法及水平仪的结构设计等知识，对其中要解决的问题进行初步认识，分析比较各种设计方案的优缺点，最终确定要实行的方案，并研究针对所遇到的些问题提出改进措施，准备参加中期考核。第周系统及测量电路设计基于对所选方案的详细分析与了解，确定系统的具体设计方案以及测量电路的设计方法。基于对汇编语言的相关书籍的阅读以及以前所学的知识，初步掌握汇编语言技巧，进行单片机程序设计，并对其不足之处加以改进。第周撰写论文初稿鉴于以上几个阶段的准备，总结前十三周所做的工作，按照规范要求撰写毕业设计论文初稿。第周修改论文，准备答辩仔细阅读钻研论文，发现问题及时解决，修改完善设计方案，为答辩做准备。五主要参考文献孙国敏，林劲松智能化水平仪的研制湛江师范学院学报自然科学版李佳列，颜国政等种采用的数字式水平仪研制仪表技术与附录开题报告传感器袁红星，贺安之等用构成全方位高准确度数字水平仪仪器仪表学报牛燕雄，郭晓维等激光水平仪理论模型的建立光电子激光张玉华，干安敏，干成江差动电容式传感器在智能电子水平仪中的应用传感器技术夏家和，赵忠，卫育新微型智能电子水平仪设计测控技术贾伯年，俞朴等传感器技术南京东南大学出版社马廷锋，耿世钧等新型单片电容式新型传感器的研制传感器技术，谭显裕军用光纤陀螺的发展，关键技术和应用前景现代防御技术叶炜，倪永锋，赵为党，等闭环光纤陀螺全数字式信号检测方法研究光子学报张维胜倾角传感器原理与发展传感器世界，,燕山大学本科生毕业设计论文六指导教师意见指导教师签字年月日七系级教学单位审核意见审查结果通过完善后通过未通过负责人签字年月日附录文献综述附录文献综述燕山大学本科毕业设计论文文献综述课题名称水平仪的设计与研究学院系电气工程学院年级专业学生姓名指导教师完成日期燕山大学本科生毕业设计论文课题国内外现状国外许多国家在很早就开始了数字式电子水平仪的研制，并且已经制成成品，而且都具有很高的精度。美国的公司，公司，公司，公司，英国的公司，公司，法国的公司，日本的公司，瑞士的公司都已经研制出高档的智能数字式水平仪，精度可达。这种类型的水平仪的造价很高，对工作环境的要求比较苛刻，般只用于航空航天军事精密仪器的制造等对精度要求很高的，而且工作环境相对良好稳定的场合。与国外的电子水平仪的制造水平相比，国内数显式电子水平仪灵敏度反应时间等性能都还亟待提高，水平仪从过去简单的气泡水平仪到现在的电子水平仪已经历经多次更新。目前国内已有的水平仪不能很好的满足生产和应用的需求，国内电子水平仪的生产和研制能力与国外相比相对落后。尤其是存在着智能化程度不高，对数据缺乏处理能力，无法次性测量出被测面倾斜角和方位角等缺点。近年来，国内在水平仪的研制开发方面取得了不少进展。现在的国内外的市场上，有成千上万种的数字电子水平仪产品，其主要敏感部件也各不相同。我们按照其测量精度的差异，大致可以分为高档中档和低档三类。其中高档产品的测量精度般在以上，中档产品的测量精度在之间，低档产品的测量精度在以下。高档电子水平仪大多是利用电容电感等原理工作，稳定性强，抗干扰抗振动性能好，数据的传输和处理方便中档电子水平仪大多采用电解液力学原理工作，价格合理，综合性价比较好而低档主要以气泡式为主，测量精度低，不便于数据的传输和记录。二研究主要成果近年来，国内在水平仪的研制开发方面取得了不少进展。湛江师范学院测试中心的孙国敏林劲松研制的智能化水平仪，以单片机作为中枢系统配上传感器转换器等外围部件，可自动检测物体与标准水平面的倾斜程度。传感器有两个金属圆筒构成，小圆筒固定在大圆筒内并密封。大圆筒和小圆筒之间充满整个容量半左右的流体介质。电介质呈附录文献综述粘滞性液体，在小圆筒内壁和大圆筒外壁各引出根导线，当它水平时有电容值，当平板发生偏转角度后，该圆柱电容值的变化与偏转角度的正切成线性关系，形如，为常量，只与传感器本身有关。每个倾斜角度对应个电容值，于是在测量物体的倾斜度时，可用电容值的变化来反应被测物体的倾斜角度，经转换和的处理后，倾斜角度由液晶显示器显示出来。不过该传感器在灵敏度方面有所欠缺，有待于进步改进。随着光学应用领域的不断扩展，也相应的产生了些基于光电原理的光电式水平仪和激光式水平仪。上海交通大学的李佳列颜国正等研制的数字式电子水平仪，由带的普通探头信号驱动板整形电路单片机及后继电路四部分构成，采用普通水平仪的探头内灌黑色油状液体放在个暗盒内，顶部有气泡，气泡长度为之间，探头边为毛玻璃和组小灯泡，模拟出近似的平行光源，另边为有个象元的线阵传感器该传感器用到其中的个象元。检测水平度时，让灯泡发光，有气泡处接收到光信号，输出信号数字信号整形后，无气泡处光信号被溶液吸收，输出数字信号。通过算法对，串行信号的处理来判断气泡的位置，算出气泡的中心，最后通过气泡中心位置得到倾斜角度。研制出的样机探头长为，圆柱面半径为所时，量程为，分辨率达到，反应时间小于采样频率为。由南京理工大学应用物理系的袁红星贺安之等人研制的用构成的全方位高准确度数字水平仪，是用连续型光电位置探测器作为传感器，由半导体激光器另加配重并悬挂于壳体顶部作为竖直基准，辅以高准确度信号变换电路，以单片机进行数据处理和显示。当激光器的悬挂点距光敏面垂直距离时，敏感面为时，测量准确度达。测量范围可达。军械工程学院的牛燕雄等人研制出的激光水平仪是种智能化显示装置仪器，该仪器在二维空间实时产生条激光扫描线，使这条扫描线总是与地平线平行。它可安装于运动物体上，采集地平仪信号，在较大的视场显示地平线，实时显示出物体的运动姿态。应用于飞机上，可防止空间定向障碍燕山大学本科生毕业设计论文在医学检测重，利用手动信号来调节激光扫描线的位置，还可对人体进行些病理检测。国外数字式电子水平仪的产品主要有瑞士公司和法国公司的电子水平仪，美国公司的电子水平仪联机系统等。其中最著名的是瑞士公司，其生产的系列新型电子水平仪适用于测量小角度，主要用于测量工件表面的平面度，也可测量机床的几何误差，其中的型平面式电子水平仪最高分辨率可达，具有数字显示功能，可选择角度读数和读数，国内的同类产品主要有青岛前哨和型，航空所的型数字型电子水平仪，其最高精度均可达到。三发展趋势大多数非电子式的水平仪都是单自由度的水平仪，测量精度很低，同时难以实现二自由度正交水平度测量，而且实时性差，不便于进行数据的传输处理和分析，对数据的记录也很不方便。综上所述，传统水平仪已经越来越不能满足现代测量仪器发展的需要，电子水平仪已经成为发展趋势。随着精密制造技术的发展，已有的电子水平仪不能满足精度要求，国内数显式电子水平仪灵敏度反应时间等与国外相比，差距较大。研究分辨率更高性能更好的智能电子水平仪具有重要意义。随着计算机应用技术的不断发展，微控制器在工业测量和控制领域内的应用越来越广泛在很多计量检测仪器中应用了单片机，使计量检测仪器具有了定程度的智能，但在电子水平仪中微控制器的应用尚不多见。四存在问题这些产品所存在的问题主要有虽然能将测量结果以数字的形式显示出来，但对测量结果缺乏处理能力。要得出直线度和平面度，还需测量人员