一種基于AT89S52的經(jīng)緯度和重力加速度測量儀

本文格式為Word版，下載可任意編輯——一種基于AT89S52的經(jīng)緯度和重力加速度測量儀本文介紹了一種將GPS模塊與重力加速度的測量相結(jié)合，使測量數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理一體化，使試驗過程簡單化，能快速測量某地的經(jīng)、緯度和重力加速度的測量儀。

AT89S52；GPS；經(jīng)、緯度；重力加速度

Thisthesisintroducesaninstrumentforrapidlymeasuringthelongitude，latitudeandaccelerationofgravityofcertainlocation，whichintegratesGPSModuleandthemeasurementofAccelerationofGravityandsimplifytheexperimentalprocess.

AT89S52；GPS；Longitude、Latitude；AccelerationofGravity

0引言

在力學(xué)試驗中，尋常測量重力加速度[1]的方法有：（1）用電火花描跡儀測量自由落體的重力加速度。此方法由于比較繁瑣和誤差比較大在實際應(yīng)用中逐漸被淘汰；（2）用重力加速度測量儀來測量重力加速度。此方法是通過光電門得到物體的下降時間，并由數(shù)字毫秒機顯示，通過設(shè)定不同的距離進行屢屢測量，然后按最小二乘法進行手工計算求得重力加速度值。此方法存在兩個主要缺陷：a.光電門工作時受外界影響比較大，裝置穩(wěn)定性較低；b.需要手工計算疲感不便，不可避免由于計算帶來的誤差。

為了使試驗過程簡單以及提高試驗結(jié)果的確鑿性，我們對傳統(tǒng)的重力加速度測量儀進行了改進。應(yīng)用霍爾元件來采集信號，這樣大大加強了儀器的抗干擾能力，并且增加了所需采集信號的個數(shù)，這樣避免了傳統(tǒng)重力加速度儀需要屢屢測量的弊端；利用單片機[2]對裝置進行信號檢測，省去了原試驗裝置中用的數(shù)字毫秒計；利用單片機進行較確切的計時并完成有關(guān)計算過程，進一步顯示計算結(jié)果；同時裝置還增加了GPS模塊，這樣就可以確切的測量顯示某地的重力加速度值，便利對各地的重力加速度值進行測量、記錄；此裝置還增加了通過單片機對測量數(shù)據(jù)的存儲、打印，以及與上位機進行聯(lián)網(wǎng)的功能；為了人性化，我們優(yōu)化了裝置的顯示功能，增加了時間、日期功能。

1試驗裝置電氣部分組成

試驗裝置的電氣部分主要有霍爾元件開關(guān)、單片機、GPS模塊、LCD液晶、相應(yīng)的電路以及相應(yīng)的軟件等部分組成。

四個霍爾開關(guān)的輸出信號通過接口電路后送到單片機，在第一個霍爾開關(guān)接受到外部信號時開啟單片機中的定時計數(shù)器開始計時，以檢測磁柱下降的時刻以及經(jīng)過相鄰兩個霍爾開關(guān)所經(jīng)歷的時間。當(dāng)三段時間測得后，由單片機完成所有計算，最終試驗結(jié)果通過顯示器顯示。

1.1單片機部分硬件的設(shè)計

試驗裝置硬件主要有單片機及其外圍電路組成，去掉了原試驗裝置的數(shù)字毫秒計，增加了四個霍爾開關(guān)，具體電路如圖2所示?；魻栭_關(guān)信號的輸出經(jīng)過rs觸發(fā)器（接口電路）產(chǎn)生與磁柱經(jīng)過時間成正比的脈沖，該脈沖送入AT89S52

單片機的定時計數(shù)單元，并作為定時計數(shù)器的啟動信號，從而測得小球經(jīng)過四個霍爾開關(guān)的時間。增加的六個鍵盤按鈕不僅可以對時間、日期進行調(diào)整，而且可以便利的選擇不同的工作模塊。GPS模塊與單片機相連，將實時經(jīng)度、維度顯示在LCD液晶屏上。

1.2軟件部分設(shè)計

程序主要工作流程如圖3所示。軟件主要有GPS數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)的輸入、計算以及顯示等模塊組成。由于最小二乘法原理就是要獲得最可靠地測量結(jié)果，使各個測量數(shù)字的剩余物差的平方和最小。在組合測量、試驗曲線的擬合以及其他學(xué)科等方面都得到廣泛應(yīng)用，所以試驗結(jié)果使用最小二乘法來處理數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)處理的確鑿性。

2計算公式的優(yōu)化

設(shè)霍爾開關(guān)對應(yīng)位置為A，B，C，D。AB之間的距離為S1，BC之間的距離為S2，CD之間的距離為S3，BD之間的距離為S4，AB之間的時間為t1，BC之間的時間為t2，CD之間的時間為t3，BD之間的時間為t4。

用以下的公式就可以求出三個重力加速度值，再求出三個重力加速度的平均值便可以得到所需要求的重力加速度值。

3終止語

應(yīng)用霍爾元件來采集信號，這樣大大加強了儀器的抗干擾能力，并且增加了所需采集信號的個數(shù)，這樣避免了傳統(tǒng)重力加速度儀需要屢屢測量的弊端。利用單片機對裝置進行信號檢測，省去了原試驗裝置中用的數(shù)