一维电经全站补偿器驱动电路的设计

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【摘 要】本文介绍一种以单片机为核心驱动电路，对电经补偿器输出的信号频率进行采样，将频率值转换为倾斜角度值并通过数码管显示出来。该驱动电路可以通过按钮进行数据清零、数据采集滤波、校准设置等功能，如超出补偿器测量范围后可进行报警，具有操作方便，采样精度高的特点。

【关键词】频率测量；单片机；全站仪；传感器；RS232接口

0 前言

全站仪是一种集光机电化的新型测角仪器，具有水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统广泛地适用于各种测绘作业中。将光学经纬仪人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，且可避免读数误差的产生，其水平角的高精度测量功能是通过一维电经全站补偿器与其配套驱动电路工作实现的。水平传感器属于角度传感器的一种，其作用就是测量载体的水平度，又叫倾角传感器，工程上常叫水平仪或倾角仪。双轴水平传感器可以同时测量两个方向的水平角度（即俯仰角和横滚角），因此可以定出整个被测面的水平度。它是是通过测量静态重力加速度变化，转换成倾角变化。测量的倾斜角度可以在液晶上显示为角度。

1 系统的设计方案

系统的硬件部分主要有一维电经全站补偿器和51单片机为核心的补偿器驱动板组成两部分组成。

1.1 一维电经全站补偿器工作原理及使用方法

一维电经全站补偿器内部由一维电子水平和控制电路组成。当电子水平发生倾斜时，水平两端电阻不相等造成两端的电压差，然后通过控制电路中的压控振荡器将电压差转换为频率值。在测量角度为-6′至+6′的线性范围内，频率值与电子水平倾斜角度成正比。因此将一维电经全站补偿器输出出的信号输入到驱动电路中，通单片机对频率值采样处理。最终将所测得频率转换为角度显示在数码管上。一维电经全站补偿器工作布置如下：

角度校准：（1）将传感器调平或者置于某基准面此时FLout=FRout（或基本相等）；（2）将传感器置于其最大测量倾角（+A°和-A°，正负自定义）。则Fdata=|FLout-FROUT|；（3）单位频率对应角度：At=A/Fdutu（环境温度变换剧烈，必须重新校准）

角度测量：当再测范围U内测得某个角度An，读取频率值FLOUt和FRout后An=（FLout-FRout）×At 可根据符号正负判断倾斜方向。（表1为补偿器接口定义）

1.2 系统的硬件设计

1.3 软件部分的设计

2 结论

本文设计的以stc90c51单片机为核心的一维电经补偿器驱动电路，通过实验证明了可行性。系统完整的实现了补偿器的效果达到了更加准确的角度测量。该系统结构简单，可靠性强，操作方便，成本低。

【参考文献】

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[2]章文彬.正确使用全站仪补偿器 提高测量精度[J].能源与环境，2008，05：113.

[3]王欣，王井利，李茹仁.全站仪三轴补偿系统与测角精度实验研究[J].沈阳建筑大学学报：自然科学版，2009，02：303-307.