摘要：给出一种基于MMA7455的倾角测量装置设计，系统采用MMA7455三轴加速度传感器进行加速度测量，测量数据经单片机处理后通过LCD1602液晶显示当前角度。介绍了MMA7455加速度传感器硬件和软件设计过程，并完成软硬件的测试。
关键词：倾角；加速度；MMA7455；STC89c52
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）28-6829-02
1 概述
通常人们想确定系统的倾斜角度。倾角测量装置用来帮助使系统重力垂直地面。然而一些倾角测量装置，经常需要处于水平或垂直位置方能准确测量【1】。利用加速度传感器并以单片机为中心控制器实现了一种性价比高，精度高，使用方便的倾角角测量装置。
2 系统硬件电路设计
系统由单片机、加速度传感器、液晶显示模块组成。单片机选用STC89C52，加速度传感器选用MMA7455，液晶显示选用FM1602C。系统的功能是通过加速度传感器采集系统角度信息，再把读取的角度值传送给单片机。单片机获取的角度值通过液晶显示器显示。
2.1 加速度传感器MMA7455测倾斜角度原理
MMA7455是一款数字输出用于快速运动检测三轴加速度计。用户可使用指定的0g寄存器和g-Select量程选择对0g偏置进行校准，量程可通过命令选择3个加速度范围（2g/4g/8g）。对于2g和4g量程均只有8bit一种形式，灵敏度分别为64/g，32/g。当选择8g量程时，数据可以是10bit（灵敏度是64/g），也可以是8bit（灵敏度是16/g），两者数据存储的寄存器不同。MMA7455有两种工作状态，一种是I2C模式，一种是SPI模式。I2C模式：SCL必须加上拉电阻。
MMA7455用于倾角测量是最典型的应用之一，它以重力（ F =mg ）为输入矢量来决定物体在空间的姿态。把加速度传感器固定在物体的水平面上，当物体具有特定方向且MMA7455 X轴方向始终处于重心平面，计算倾斜角才准确。物体姿态改变时，加速度传感器的敏感轴X轴与水平面随之转动一定角度θ。当重力矢量与水平面垂直，根据三角原理X轴重力矢量投影产生等于加速度计X轴与水平面夹角正弦值的加速度输出[Ax=1g×sinθ]，从而确定[θ=arcsinAxg]（1g=9.807m/s2）。
2.2 系统电路
系统电路如图1示。STC89C52的P00—P07经10K上拉接至5V，并将P00—P07分别接FM1602C的DB0—DB7，STC89C52的P25、P26、P27分别与FM1602C的RS、RW、E连接，用于控制FM1602C寄存器选择、读写信号、使能端信号。FM1602C的VO经100K可调电阻R1接5V，R1用于调节液晶显示器对比度[2]。MMA7455的7脚接5V配置为I2C模式，将MMA7455的11脚（SDA）12脚（SCL）经10K上拉并分别接至STC89C52的P23、P24。STC89C52的P24用于产生I2C时钟，P23用于读写MMA7455。
3 系统程序设计
系统程序采用C语言编写。程序在Keil uVision3编译调试。系统上电后首先完成FM1602的初始化，接着分别显示三维坐标平面倾角提示符：X，Y，Z。然后显示“角度”提示字符。接着程序对MMA7455进行初始，将MMA7455配置为灵敏度±2g，分别从MMA7455的寄存器0x06、0x07、0x08单元读取X、Y 、Z轴方向加速度，然后分别对X、Y 、Z轴方向加速度转换为倾角并显示。系统主程序如下：
4 结论
将MMA7455固定在平板上。本系统主要对平板与水平面的倾角做了测试。系统开机后，待“角度”提示字符显示完毕便分别显示X，Y，Z方向倾角。通过实际运行，取得良好的效果。
参考文献：
[1] 张晓静，战智涛.基于倾角传感器设计的帆船姿态仪[J].单片机与嵌入式系统应用，2008（5）：54-55.
[2] 郑春来.MCU与LCD接口电路比较研究[J].国外电子测量技术，2010（9）：39-42.