基于MSP430F5348的倾角测量
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物体倾角的测量在机器人、飞行器以及运动小车的位姿控制中,有着非常重要的作用。目前传统的倾角传感器,虽然精度高,但是价格昂贵,并不适合在电子制作中使用。通过加速度传感器,也能间接计算出物体当前的倾角。虽然只能测量物体静态时的倾角,但是由于价格低廉,在不需要测量运动物体倾角的场合,还是有很大的应用价值。下面就介绍如何用加速度传感器MMA7260和MSP430F5348测量倾角。加速度传感器MMA7260QT可以测量三轴加速度,其量程可选,针对倾角测量选择-1.5g到1.5g量程。信号输出为电压信号,在1.5g量程下,信号灵敏度为800mv/g。结果如下%603.jpg)
MSP430F5348是TI退出了极低功耗的16位精简指令结构的微处理器。可工作在1.8-3.6V之间,晶振最高可达25M,16位的定时器和捕获比较器;四个通用通信接口;12位AD采集;支持32位硬件乘法功能。加速度并不能直接表示物体的倾角,需要通过公式转换才能得到倾角值。设X轴与水平面的夹角为俯仰角,Y轴与水平面的夹角为横滚角。下面以俯仰角为例,进行计算公式的推导。当加速度传感器水平放置在水平面上时,其初始状态坐标系如图2所示。
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此时俯仰角为0,各轴上的静态加速度值:

当X轴与水平面产生俯仰角时,加速度传感器的坐标系如图所示。

由此可求得各轴上的静态加速度值:

由上述等式,可以得到俯仰角的计算公式:

电路设计

MSP430F5348的P1.1、P1.2、P1.3分别和gs1,gs2,sleep引脚连接,X,Y,Z的三路输出分别和通道1,2,3连接。程序流程如下

