基于三軸加速度計的傾斜角傳感器的研究與設計

當CSB為低時(shí)，SPI幀觸發(fā)，每一幀數據有16 b，MOSI線(xiàn)上前8 b包含需要讀／寫(xiě)的寄存器地址和讀／寫(xiě)控制，其中前6 b為寄存器地址，第7 b為讀／寫(xiě)控制，1為讀，O為寫(xiě)，第8 b為0，MOSI線(xiàn)上后8 b為需要寫(xiě)的數據，讀時(shí)不要考慮上面的數據。MOSI線(xiàn)上數據是在時(shí)鐘上升沿被采樣，而在MISO線(xiàn)上數據在時(shí)鐘下降沿被裝載。
MISO線(xiàn)上，第2 b為前一SPI幀的幀錯誤比特，第7 b始終為1，第8 b為當前幀數據的奇偶校驗位。后8位數據為要讀取的數據，在寫(xiě)過(guò)程中為地址寄存器中先前數據。

4 數據處理與校驗
由于測量精度、外力影響，三軸加速度計的橫軸傳感，零刻度度偏移，溫度飄移等影響導致三軸加速度計在測量上出現誤差，或者測量數據受到不同程度的污染，這對求傾斜角產(chǎn)生很大的阻礙。由于上述原因的影響，現實(shí)中測量得到的三軸加速度計的三個(gè)數據的矢量和往往不會(huì )等于重力加速度。有外力時(shí)加速度傳感器測得的是重力與外力和的加速度，肯定不等于重力加速度，有恒外力作用時(shí)難以直接測量傾斜角的準確值(運用適當方法進(jìn)行補償或抵消除外)，SCA3000對數字信號進(jìn)行低通濾波可以去除掉高頻振動(dòng)；對三軸數字數據進(jìn)行權限設置，對于三軸數據矢量和與重力加速度的偏差大于0．05g時(shí)拋棄此次測量數據，保證測量精度。
4．1 零點(diǎn)偏移
零刻度偏移的解決方案，當傾斜角較小時(shí)，z軸數據的分辨率極低，影響測量精度，所以此時(shí)運用其中兩軸進(jìn)行傾斜角測量將更精確。為提高精度，需要對傾斜角傳感器進(jìn)行調零校正，校正后的結果將是測量值減去偏移值后的數據。偏移值的測量方法有兩種：
(1)將傳感器放置在一個(gè)校準水平面上，此時(shí)的輸出即為偏移值。
(2)如圖7所示，測量出圖7(a)．(b)姿勢的輸出VA，VB偏移值為(VA+VB)／2。

4．2 橫軸傳感
橫軸傳感補償方案，由于組合封裝或者器件本身結構原因，三軸加速度計存在橫軸傳感現象，三軸加速度計的橫軸傳感的度量有下式定義：

式中：Sx，Sz為橫軸方向測得的傳感量，Sy為測試方向測得的傳感量，由于橫軸傳感的存在，使得測量結果不準確，所以需要對輸出結果進(jìn)行補償，首先來(lái)考慮兩軸間的傳感補償，如圖8所示。