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课程设计报告题目基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计2014-2015 第二学期专业班级2012级电气5班姓名赵倩学号************指导教师马鸣教学单位电子电气工程学院2015年7月6日课程设计任务书一、压电式加速度传感器的概要 (4)二、信号采集系统的总设计方案 (5)三、信号采集系统分析 (6)1、电荷转换部分: (6)2、适调放大部分 (6)3、低通滤波部分: (7)4、输出放大部分 (7)5、积分器部分： (8)四、单片机软件设计 (8)五、Multisim仿真分析 (10)1．仿真电路图 (10)2.仿真波形及分析 (11)六、误差分析 (11)1、连接电缆的固定 (11)2、接地点选择 (12)3、湿度的影响 (12)4、环境温度的影响 (12)七、改进措施 (12)六、心得体会 (12)七、参考文献 (13)前言在数据采集领域，NI作为虚拟仪器技术的开创者和领导者，也是基于PC的数据采集产品的领导者，为用户提供了最为广泛的数据采集设备选择。
但配备NI公司的数据采集硬件及软件比较昂贵，并且对于本文中在实验室进行的压电加速度传感器信号的采集，其输出模拟量为缓变低频信号，采用总线型。
压电式加速度传感器是以压电原材料为转换元件，输出与加速度成正比的电荷或电压量的装置。
由于它具有结构简单、工作可靠等性能，目前已成为冲击振动测试技术中使用广泛的一种传感器。
世界各国作为量值传递标准的高频和中频基准的标准加速度传感器，都是压电式的。
本文基于上述特点对压电加速度传感器低频信号进行了分析，同时在参阅大量文献资料的情况下设计了基于单片机的压电加速度传感器低频信号的采集系统。
基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计一、压电式加速度传感器的概要压电式加速度传感器是一种典型的自发式传感器，又称压电加速度计，它也属于惯性式传感器。
它是以某些晶体受力后在其表面产生电荷的电压效应为转换原理的传感器。
加速度传感器测试原理
加速度传感器是一种用于测量物体加速度的装置。
它基于物体受到的力的变化来计算加速度。
加速度传感器的测试原理是利用传感器内部的微机电系统（MEMS）技术。
在加速度传感器中，一般会有一个微小的质量块，称为质量阻尼系统。
当传感器受到外力作用时，质量块会发生位移，导致电容或电感值发生变化。
这种变化可以通过电路进行测量和分析。
具体地说，加速度传感器中通常使用微机电系统的结构，如微小的弹簧和质量块。
当物体在加速度作用下发生运动时，质量块会受到惯性力的作用产生位移，弹簧会对其进行相应的恢复力。
这样，质量块和弹簧之间的相互作用会导致一个共振频率的变化。
传感器会通过调整质量块和弹簧的特性，使其在特定的频率范围内具有最佳的灵敏度和准确度。
一般来说，加速度传感器可以测量从几赫兹到几千赫兹的频率范围内的加速度信号。
测试加速度传感器时，可以通过提供已知的加速度值来验证传感器的准确性。
例如，可以将传感器固定在一个旋转的转盘上，转盘上的半径和角速度已知。
通过测量传感器输出的加速度信号，并结合已知的半径和角速度，可以计算出传感器的输出是否与实际加速度值一致。
此外，为了验证加速度传感器的灵敏度，还可以使用振动台等
设备来进行测试。
通过在不同频率和幅度下施加振动，并测量传感器的输出信号，可以评估传感器的灵敏度和响应特性。
总结起来，加速度传感器的测试原理是基于通过微机电系统的结构，测量由物体受到的加速度引起的质量块位移和弹簧恢复力变化。
通过与已知的加速度值进行比较或者通过施加振动进行测试，可以验证传感器的准确性和灵敏度。
汽车传感器的工作原理汽车传感器是通过感知客观事物并将其转化成电信号的装置。
它们通常使用特定材料或技术来感测和测量车辆周围的物理量，从而提供汽车驾驶员和控制系统所需的信息。
1. 加速度传感器（Accelerometers）：测量车辆的加速度，包括纵向加速度、横向加速度和垂直加速度。
这些传感器通常基于微机电系统（MEMS）技术，通过材料的压电效应或表面微力传感器来测量加速度。
当车辆加速或减速时，传感器会发出相应的电信号。
2. 转向传感器（Steering Angle Sensors）：测量车辆的转向角度。
它们通常使用旋转变压器或霍尔效应传感器来检测转向轴的位置。
当车辆的方向盘转动时，传感器会测量出相应的角度，并将其转化为电信号。
3. 车速传感器（Vehicle Speed Sensors）：测量车辆的速度。
这些传感器通常采用磁电感应或霍尔效应技术，通过感知车轮或传动系统的旋转速度来测量车辆的实时速度。
传感器产生的电信号频率与车速成正比。
4. 制动传感器（Brake Sensors）：测量车辆刹车系统的状态。
这些传感器可以检测刹车踏板的位置以及制动液压系统的压力。
根据踏板位置变化和液压压力的变化，传感器会输出相应的电信号。
5. 气压传感器（Pressure Sensors）：测量轮胎的气压。
这些传感器通常基于压电效应或微机电系统技术，通过监测轮胎内和外部的气压差异来测量轮胎的气压。
传感器会把气压变化转化为电信号，并发送给车辆的仪表盘或控制系统。
总结而言，汽车传感器工作的基本原理是通过某种特定的物理量感测技术将车辆周围的信息转化为电信号。
这些传感器的工作可帮助驾驶员了解车辆的状态并提供相关的信息，同时也为车辆控制系统提供实时数据，以确保安全与性能。
一种基于加速度及轮速信息的参考车速估计方法随着车辆智能驾驶技术的不断发展，车速估计成为了其中的重要一环。
车速估计可以为驾驶员提供实时、准确的车速信息，从而保证行车安全。
这里，本文介绍一种基于加速度及轮速信息的参考车速估计方法。
1. 原理该方法基于车辆的动力学模型，利用车辆的加速度和轮速信息来推导车速。
具体而言，根据牛顿第二定律可以得到：F = ma其中F为车辆所受合外力，m为车辆质量，a为车辆的加速度。
同时，车轮旋转的角速度ω与车速v之间的关系为：v = rω其中r为车轮半径。
因此，我们可以将车速v表示为：v = rω = ra考虑到车辆在行驶过程中受到的外力包括重力、阻力以及牵引力等。
因此，我们可以将车辆所受合外力表示为：F = mg + F_res + F_trac其中mg为车辆的重力，F_res为车辆受到的阻力，F_trac为车辆所受的牵引力。
因此，车辆的加速度可以表示为：a = (F - F_res - mg) / m进而，我们可以将车速表示为：v = ra = r(F - F_res - mg) / m由此可见，我们可以通过测量车辆的加速度和轮速，利用上述公式快速估计车速。
2. 实现在实现过程中，我们需要通过车载传感器获取车辆的加速度和轮速信息，然后通过上述公式进行车速估计。
具体而言，可以在车辆上安装加速度计和轮速传感器，从而可以实时测量车辆的加速度和轮速。
同时，对于不同的车型和车速，我们需要根据车辆动力学模型进行参数校准，从而保证估计结果的准确性。
3. 应用该方法可以广泛应用于车辆智能驾驶系统中，为车辆驾驶员提供真实的车速信息。
同时，该方法还可以用于车辆的安全控制和管理，例如在车速过快或过慢时，可以通过传感器的反馈实现车辆的限速和加速控制。
此外，在城市交通管理中，该方法也可以用于实现实时车速监控和交通流控制。
4. 结论本方法基于加速度及轮速信息进行车速估计，具有实时性强、准确性高、易于实现等特点。
基于MEMS技术的加速度传感器研究近年来，随着科技的发展，MEMS（微机电系统）技术在各个领域的应用越来越广泛。
其中，基于MEMS技术的加速度传感器在运动测量、姿态控制、安全监测等方面具有重要的应用价值。
本文将探讨基于MEMS技术的加速度传感器的原理、制备技术以及应用案例。
加速度传感器是一种能够测量物体加速度或者重力的传感器。
MEMS技术结合了微电子技术和微机械技术，使得传感器的尺寸变得非常小，并且能够批量生产。
基于MEMS技术的加速度传感器通常由微机械加速度传感器和集成电路两部分组成。
微机械加速度传感器通常采用质量悬浮结构，当受到外力作用时，质量将发生位移，由此测量加速度。
制备基于MEMS技术的加速度传感器需要经历多个步骤。
首先，通过光刻技术在硅衬底上形成质量悬浮结构。
然后，将金属电极沉积在衬底上，形成电容结构。
接着，通过刻蚀等工艺，雕刻出质量悬浮结构和电容结构。
最后，借助封装技术和集成电路，将传感器制作完整。
基于MEMS技术的加速度传感器具有许多优势。
首先，尺寸小，可以实现微型化和集成化，方便嵌入各类设备。
其次，价格相对较低，适用于大规模应用。
此外，基于MEMS技术制备的加速度传感器具有很高的灵敏度和稳定性，能够精确测量加速度和重力。
基于MEMS技术的加速度传感器在多个领域有广泛的应用。
在运动测量方面，加速度传感器可以用于测量运动物体的加速度和速度，应用于运动跟踪、步数统计等场景。
在姿态控制方面，加速度传感器可以用于测量物体的倾斜角度和旋转角度，应用于飞行器、机器人等设备的姿态控制。
另外，在安全监测方面，加速度传感器可以用于检测物体的碰撞、震动等，应用于汽车碰撞预警、地震预警等领域。
综上所述，基于MEMS技术的加速度传感器具有广泛的应用前景。
由于其尺寸小、灵敏度高和稳定性好等特点，使得加速度传感器在运动测量、姿态控制和安全监测等方面取得了重要的突破。
未来，随着MEMS技术的不断进步和创新，相信基于MEMS技术的加速度传感器将在更多领域发挥重要作用，为人们的生活带来更多便利和安全。
第44卷第2期2021年2月煤炭与化工Coal and Chemical IndustryVol.44No.2Feb.2021化工环保与安全基于MEMS加速度传感器MPU-6050的滑坡检测系统设计王文鑫，姚璐，胥钧（华北科技学院安全工程学院，W匕京燕郊101601）摘要：针对目前边坡工程监测中存在的监测精度低、成本高以及野外布设困难等问题，以山体位移监测为主要研究对象，采用了以MEMS微机电监测技术为基础技术路线的监控系统,利用MEMS加速度传感器精度高、体积小等优势，采用以CC2530为核心的Zigbee建立无线网络传输，识别山体滑坡发生的可能性。
根据滑坡变形过程设计了模拟实验，实验结果表明，MEMS传感器能够准确地采集数据，检测的相对误差＜2%o整个系统功耗小、速度快，能够很好的完成对山体滑坡的检测。
关键词：滑坡检测；MEMS加速度传感器；Zigbee中图分类号：TQ018文献标识码：A文章编号：2095-5979（2021）02-0156-05 Design of landslide detection system based on MEMSacceleration sensor MPU-6050Wang Wenxin,Yao Lu,Xu Jun(School of S cfety Engineering f North China University of S cience and Technology,Y a n J iao101601,China) Abstract：In view of the problems existing in slope engineering monitoring,such as low monitoring accuracy,high cost and difficult field layout,the mountain displacement monitoring was taken as the main research object,a monitoring system based on MEMS micro electro mechanical monitoring technology was adopted,the advantages of MEMS acceleration sensor, such as high precision and small volume,were utilized,ZigBee with CC2530as the core was used to establish wireless network transmission,and identify the possibility of landslide.The simulation experiment was designed according to the deformation process of landslide,the experimental results show that the MEMS sensor can accurately collect data,and the relative error of detection was less than2%,and the whole system has low power consumption and fast speed,and can well complete the landslide detection.Key words:landslide detection;MEMS acceleration sensor;Zigbee0引言随着地壳运动、暴雨所导致的山体滑坡越来越多，尤其是处于地震带、人类工程活动较为频繁的地区，滑坡所带来的后果，不仅会造成经济损失,以及周围道路的破坏，还会导致人员伤亡，有的甚至是毁灭性的灾难。
基于传感器的毕业设计题目1. 应变式容器内液体重量传感器的设计内容要求:设计液体重量传感器的结构（CAD绘制）及测量电路（PROTEL 绘制）等有必要的相关计算说明、精度分析等（传感器与检测技术徐科军）2. 应变式加速度传感器的设计内容要求:设计加速度传感器的结构（CAD绘制）及测量电路（PROTEL绘制）等各种精度指标、测量电路（PROTEL绘制）等3. 应变式容器内液体重量传感器的设计内容要求:设计液体重量传感器的结构（CAD绘制）及测量电路（PROTEL 绘制）等有必要的相关计算说明、精度分析等（传感器与检测技术徐科军）4. 应变式称重传感器的设计内容要求:量程0-1kg，设计称重传感器的结构（CAD绘制）称重传感器的各种精度指标测、试测量电路（PROTEL绘制）等应用所设计的称重传感器设计一个电子称5. 螺管式差动变压器的设计内容要求:给出螺管式差动变压器的结构图完善理论分析与电路设计，要求给出详细的计算过程尽量消除差动变压器的各种误差6. 电容式液位计的设计内容要求:要求量程0.5-15m侧重于理论分析与电路设计，要求给出详细的计算过程分析所设计的传感器各种性能指标7. 电容式差压变送器的设计内容要求:电容式差压变送器的结构原理图使用二级管环形检波电路输出电流信号，给出电路图分析所设计的传感器各种性能指标8. 接近开关的设计内容要求:设计电容、电感或霍尔式（三者任选其一）接近开关绘制工作原理图及电路设计图，完成相关的理论计算（传感器及应用，王煜东）9. 电涡流位移传感器的设计内容要求:设计电涡流传感器探头，绘制探头结构图（CAD绘制）设计电涡流传感器的谐振电路、调频式测量电路（PROTEL绘制）等有必要的相关计算说明、精度分析等10. 压电式加速度传感器的设计内容要求:利用压电片设计一个加速度传感器，绘制结构图（CAD绘制）设计压电式传感器的测量电路（PROTEL绘制）等有必要的相关计算说明、精度分析等11. 压电式压力传感器的设计利用压电片设计一个测压传感器，绘制结构图（CAD绘制）设计压电式传感器的测量电路（PROTEL绘制）等有必要的相关计算说明、精度分析等12. 热电偶温度传感器的设计内容要求:设计测量温度范围为-100~500℃的热电偶传感器选用合适的热电偶材料，设计测温电路，冷端补偿电路，解决误差等问题有热电偶的结构图（CAD绘制）、电路图（PROTEL绘制）、选型与必要的相关计算说明、精度分析等（参考资料：教材与传感器的理论与设计基础及其应用）13. 光纤温度传感器的设计内容要求:设计半导体吸收式光纤测温式传感器光学系统设计：发光二极管、光电二极管、光纤等设计或选型相关电路设计14. 光纤位移检测系统的设计设计反射式传光型光纤位移检测系统光学元件选型及光路设计光电测试系统选型或设计光路图电路图及相关的分析计算说明，特性参数等15. 光栅位移传感器的设计内容要求:光栅位移传感的测量原理及光路图，给出变相电路的原理图采用细分技术提高分辨力16. 光纤式压力、温度复合传感器的设计内容要求:给出传感器的设计结构图侧重于理论分析与电路设计，要求给出详细的计算过程分析所设计的传感器各种性能指标17. 汽车踏板力传感器的设计内容要求:汽车踏板力传感器的探头结构要求给出信号检测电路分析所设计的传感器测力原理18. 磁电式汽车轮速传感器的设计内容要求:轮速传感器的结构图要求给出信号处理电路分析所设计的传感器测试原理19. 电容式燃油性质传感器的设计内容要求:设计传感器电极的结构，包括电感与感应电动势的测量原理传感器控制电路和信号分析20. 光学式燃油性质传感器的设计内容要求:给出传感器的构成方案与结构原理图传感器控制电路框图对其基本性能、耐久性等进行分析（传感器设计与应用实例刘少强）21. 洗衣机的位移传感器的设计内容要求:传感器的设计和测量原理，包括电感与感应电动势的测量原理传感器控制电路和信号分析22. 恒定光源混浊度传感器的设计内容要求:给出传感器的结构原理图建立混浊度对应关系选择混浊度标准物传感器控制电路与调试23. 同时测量位移和角度的电容式传感器的设计内容要求:设计同时测量位移和角度的电容式传感器的结构（CAD绘制）对其进行特性分析并给出脉宽调制给出消除误差的方法等（传感器设计与应用实例刘少强）24. 电容式膨胀尺寸传感器的设计内容要求:设计电容式膨胀尺寸传感器的结构（CAD绘制）给出电压转换电路、提高转换精度的方法及调试步骤等。
基于加速度传感器的计步器设计与实现随着科学技术的不断发展，人们的生活水平越来越高，但在快节奏的生活方式下，尤其是上班一族久坐或久站，长时间保持一个动作，对身体造成了很大负担，缺乏运动观念。
锻炼身体的方式多种多样，步行就是有效，轻松，花费时间短的健身方式之一。
坚持这种有氧运动有助于人们改善心肺功能，促进血液循坏，长久下去，能使人们的精神面貌焕然一新。
通过适当的走路可以快速调节心态，稳定情绪。
计步器的出现有效监测了人们每天的身情况，使人们实时了解每天行走的步数，是一种逐渐受欢迎的健身监测器，可以鼓励人们挑战自我，强身健体，帮助瘦身。
早期设计利用加重的机械开关检测步伐，并带有一个简单的计数器。
晃动这些装置时，可以听到有一个金属球来回滑动，或者一个摆锤左右摆动敲击挡块。
如今采用了电子器件时间计步的功能，本文将介绍采用单片机为控制核心，通过ADXL345三轴加速度传感器采集走路信息，通过算法计算出步数，并通过程序算法计算出速度、里程、卡路里消耗等信息。
本装置小巧，功能齐全，整体界面简洁美观，具有一定的市场价值。
关键词：单片机；计步器；ADXL345三轴加速度传感器1 绪论1.1 课题研究的背景及意义随着社会的发展，人们的物质生活水平日渐提高，人们也越来越关注自己的健康。
计步器作为一种测量仪器，可以计算行走的步数和消耗的能量，所以人们可以定量的制定运动方案来健身，并根据运行情况来分析人体的健康状况，因而越发流行。
手持式的电子计步器是适应市场需求的设计，使用起来简单方便。
计步器是一种颇受欢迎的日常锻炼进度监控器，可以激励人们挑战自己，增强体质，帮助瘦身。
早期设计利用加重的机械开关检测步伐，并带有一个简单的计数器。
晃动这些装置时，可以听到有一个金属球来回滑动，或者一个摆锤左右摆动敲击挡块。
电子计步器主要组成部分是振动传感器和电子计数器。
步行的时候人的重心会上下移动。
以腰部的上下位移最为明显，所以记步器挂在腰带上最为适宜。
