温度传感器选用Dallas Semiconductor公司的DS1624数字温度测量计，它具有测量精度高、测量温度范围宽，易与单片机接口等特点，其内部还带有256字节的E2PROM，用于存储测量系统的修正参数[3]。温度传感器实时采集系统的环境温度，将采集的温度值通过I2C总线送入单片机。
1.2 ADS1210和DS1624与AT89C52的接口电路
ADS1210和DS1624与AT89C52的接口电路如图2所示。传感器的输出接到ADS1210的AINP和AINN输入端。在这里，ADS1210和AT89C52采用的是三线连接，DRDY、SDIO、SCLK分别与P12、P13、P14相连接，其中SDIO用于数据的输入和输出，CS直接接地，MODE接地表示从机方式。由于在本系统中只用了一块ADS1210，故可将DSYNC与DVDD直接相连。
利用AT89C52的P1口的P10和P11分别与DS1624的引脚SCL和SDA相连构成I2C总线。I2C总线是一种串行数据总线，只用两根信号线，一根是双向数据线SDA,另一根是时钟线SCL。在I2C总线上传送的一个数据字节由八位组成，总线对每次传送的字节数没有限制，但是每个字节后必须跟一个应答位（ACK），数据传送首先传最高位（MSB）。
2 系统软件设计
本系统软件采用汇编语言编程，由主程序、计算子程序、ADS1210读写子程序、DS1624读写子程序和串口中断服务子程序等组成。倾角器温度补偿的相关参数存放在DS1624的E2ROM中，必要时上位计算机通过控制命令对其进行修正。中断服务程序随时接收上位计算机的控制命令，进行系统自检、参数修正、数据输出等。
2.1主程序
主程序完成初始化后，实时采集环境温度和电子倾角器数据，并进行补偿运算。为了保证采集倾角器数据的稳定性，采集一次环境温度数据后，连续采集10次倾角器数据进行算术平均，然后再采集一次环境温度如此，如此循环往复。
主程序的流程如图3所示。
2.2 计算子程序
电子倾角器输出的模拟电压V与倾斜角度θ的正弦近似成线性关系，即：
V=V0 K0×sinθ（1）
其中，K0是电子倾角器的转换比例因子。因倾角器的测量范围为±1。，可以用弧度值替代角度的正弦值，其计算误差为：
该误差可以忽略不计，则公式（1）简化为：
V=V0 K0×θ
从公式（2）可以看出，倾斜角度θ是随环境温度线性变化的函数，而线性传感器的温度补偿是对零位和灵敏度的补偿，所以经过温度补偿的倾角器输出为：
V=V0 K×ΔT K0(1 K1×ΔT) ×θ
式中，K为零位温度系数，K1为比例因子温度系数。
用AD表示A/D转换器输出的数据；K_AD表示A/D转换器的输出斜率，单位：1/V；B0表示基准零偏电压，单位：V；B_temp表示零点偏差系数，单位：V/℃；ΔT表示温度变化量，单位：℃；S.F._Temp表示比例因子温度系数；Title表示修正后的倾角，单位："。则（3）式变为：
两边同时乘以K_AD,则(4)式变为：
由（9）式可以计算出温度补偿后的修正倾角。
计算子程序的流程如图4所示。
2.3 ADS1210的编程
对ADS1210编程，首先对其进行初始化，根据系统设计的要求，确定相关的参数，如增益PGA、加速因子TMR、数据输出率DR（抽取率）等。在初始化子程序中，将这些相关的参数写入CMR。启动ADS1210的转换，然后调用读DOR寄存器子程序，将转换的结果读到单片机中。ADS1210的初始化流程和读DOR寄存器流程如图5所示。
2.4 DS1624的编程
由于将DS1624的引脚SCL和SDA与AT89C52的P10和P11相连构成I2C总线，对DS1624的读写操作都要遵循I2C总线协议。利用单片机可以仿真I2C总线的读/写时序。I2C总线的控制主要包括以下五部分：开始、读数据、写数据、应答、停止。
DS1624的编程包括以下几个子程序：初始化子程序、启动温度转换子程序、读取温度值子程序。在初始化子程序中，向配置/状态寄存器写一个字节的数据用以将DS1624的工作方式设为连续转换方式。
DS1624的初始化子程序、读取温度值和启动温度转换子程序流程图如图6所示。
2.5 串口中断服务程序
如果更换电子倾角器，那么其相应的参数，如固定零偏差、零偏的温度系数、比例因子、比例因子温度系数等都会发生变化。为了提高系统的通用性，将这些参数通过串口中断的方式进行修改。单片机计算得到的结果即修正角度也是通过串口中断的方式输出的。本系统的串口中断服务程序包括以下几个命令：写零偏差、写零偏温度系数、写倾角器转换比例因子、写比例因子温偏差、写ADS1210的转换比例、写ADS1210的转换速率、写角度校准值、初始化E2ROM中的数据、读温度值、读计算后修正角度值、检查写进数据的正确性、检查芯片是否工作正常等。串口中断服务的流程图如图7所示。
本文介绍的高精度数字倾角测量系统已经在工程中得到实现，并通过T3经纬仪验证了它的测量精度。实验结果表明：在-10℃～ 50℃的温度范围内，其精度达到3”，能满足宽工作温度范围高精度测量系统的需要。更宽温度范围内的精度验证实验正在进行中。该系统已经在某项目的水平倾斜角测量中得到应用，运行稳定、性能可靠
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