基于传感器的角度测量系统设计
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3.2 采集和处理数据的方法
ADXL202有两路输出信号Xout、Yout，而且它们是同时工作的，而STM32F107是顺序处理器，一个时间点上只能处理一路信号。我们采用分时复用的方法解决，以1 s为时间点，在这1 s内，STM32F107只采集处理一条通道内的信号和数据，到下一秒时就采集处理另一条通道上的信号和数据。还应该注意一个问题，计数器在检测到上升沿时开始计数，等下降沿到来停止计数的时间内，脉宽过长时计数器会发生溢出，所以必须记录下溢出次数。在最后计算计数器的值时，将溢出次数乘以计数器的宽度加上当前计数器的值，即为总的计数值。
4 角度测量仪系统的程序设计
使用STM32F107的输入捕获功能，需要通过程序配置内部寄存器的初始状态，以此来满足角度测量仪的工作需求。
①开启GPIO和TIM2的时钟，通过内部的库函数RCC_APB2PeriphClockCmd、RCC_APB1PeriphClockCmd来控制两个时钟的开启。为了采集TIM 2_CH1和TIM2_CH2上的高电平脉宽，需配置PA0和PA1为下拉输入。
②初始化TIM2，设定TIM2的输入捕获自动重装载值为0xfffe，计数频率为1 MHz。
③使能输入捕获、中断、计数器，通过STM32F107的库函数能方便地配置。
由角度测量和输入捕获原理可得系统的程序流程图，如图7所示。
图7 系统程序流程图
5 调试和测量结果
在室温下进行调试。当角度测量仪没有倾斜时，液晶屏上显示的结果并不为零，其原因是ADXL202安装无法完全水平。芯片安装后本身存在倾角，这是不可避免的。虽然调试环境是在室温下，但是实际使用的环境可能是温度变化较大的场合，零漂和灵敏度随温度的漂移将会很严重，直接测量时会导致很大的角度误差，因此，必须采取某种形式的温度补偿方法来解决。
当角度测量仪有倾斜时，测量结果与实际值有较大误差。经分析是输入捕获的计数器有误差。经将干扰和毛刺计数进来，所以应该添加滤波电路，同时计数器的值采用多次计数取平均值的方法，以此提高计数的精度。
角度测量仪的测量结果如图8所示。
图8 角度测量仪的测量结果
结语
本文论述了一种基于ADXL202的高精度角度测量仪的研究和设计方法，对ADXL202的角度测量原理和STM32F107的输入捕获功能进行了详细的介绍。经实验测试，该测量仪能高精度地完成角度测量，而且可靠性好，对角度测量的研究和设计有着积极的意义。
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