基于avr单片机的光学水准仪数字化改造

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摘要:传统光学水准仪主要靠人工目视读数,存在精度低、测量速度慢、易受人为影响等问题。为解决这些问题，实现高精度水准测量的自动化,通过利用低功耗、高性能的AVR单片机作为系统的数据处理主控单元，结合光照灵敏度较高的图像传感器和具有汉字显示的图形点阵液晶显示设备，对传统光学水准仪进行数字化改造,设计了硬件电路和软件编程。通过实验测试,改造的样机整体性能较好,千米回程水准测量标准偏差为0.55mm,达到二等水准仪的等级。
关键词:AVR单片机;图像传感器;液晶显示;水准仪
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& t  J2 \4 f3 \2 P0引言
9 C% S* V7 _  @3 L: X目前用于高程测量的方法是利用水准仪进行几何水准测量,光学水准仪由于采用传统的刻线标尺,需要人工目视读数,存在精度低、测量速度慢、读数易受人为影响、作业劳动强度大、测量数，据联机处理不便,难以实现内外业一体化,要解决这些问题，必须实现高精度水准测量的自动化。通过对现有的传统光学水准仪结构进行改造,在.中间加装数据处理的电子器件,可以实现水准测量的数字化、自动化。数据处理单元的要求有3个,一是数据运算速度快,二是具有丰富的外围接口,三是低功耗。根据这些原则,采用了高性能的
AVR单片机，前端结合数据采集器件CMOS图象传感器采集条码标尺的信息。如图1所示,其工作原理为:当条码标尺的图象成像在线阵CMOS图象传感器后，输出的模拟信号进行AVD采样，送入指定的内存块,先进行滤波处理降低噪声,然后进入单片机进行数据处理,得出条码标尺所在的高度和离水准仪的距离,最后显示在液晶显示器上。
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