三轴加速度传感器设计

基于三轴加速度计SCA3000和LPC2210的倾斜角传感器设计倾斜角传感器设计基于三轴加速度计SCA3000和LPC2210的方案一、介绍倾斜角传感器是一种测量物体倾斜角度的装置，广泛应用于自动化控制、机器人、航天航空等领域。

在这篇文章中，我们将介绍一种基于三轴加速度计SCA3000和LPC2210的倾斜角传感器设计方案。

二、SCA3000的特点及原理SCA3000是一种高精度、低功耗的三轴加速度计传感器，可测量在x、y和z轴上的加速度。

其主要特点包括：1.可测量±2g、±4g或±8g范围内的加速度；2.14位的高精度模数转换器（ADC）；3.SPI接口和I2C接口供数据传输；4.低功耗模式。

SCA3000的工作原理基于微机电系统（MEMS）技术，通过检测微小的结构变形来测量加速度。

当物体加速度发生变化时，其结构会发生微小的变形，SCA3000通过检测这些变形来确定加速度。

三、LPC2210的特点及原理LPC2210是一款高性能、低功耗的ARM处理器，具有以下特点：1.32位ARM7TDMI-S内核；2.高速时钟，最高工作频率为60MHz；3.多种外设接口，如SPI、I2C、GPIO等；4.低功耗待机和睡眠模式。

LPC2210用作倾斜角传感器的控制器，通过与SCA3000的SPI或I2C接口进行通信，读取和处理传感器的数据，并计算出倾斜角度。

四、设计方案1.硬件设计倾斜角传感器的硬件设计包括电源电路、SCA3000和LPC2210的连接、外部接口等。

电源电路需要提供稳定的直流电压供给传感器和控制器，同时还需要考虑低功耗设计。

SCA3000和LPC2210之间的连接可以通过SPI或I2C接口实现，根据具体需求选择合适的接口。

外部接口可以根据实际应用选择，比如UART、CAN或GPIO等。

2.软件设计倾斜角传感器的软件设计主要涉及LPC2210的程序设计。

程序需要通过SPI或I2C接口初始化SCA3000传感器，并定时读取其数据。

三轴向高灵敏度加速度传感器便携式电子产品功能的增加推动了对数据驱动器存储的需求，设计人员正在寻找占用较小板卡空间的改进保护系统。

飞思卡尔半导体率先推出业界第一款三轴向高灵敏度加速度传感器——MMA7260Q。

MMA7260Q能在XYZ三个轴向上以极高的灵敏度读取低重力水平的坠落、倾斜、移动、放置、震动和摇摆，它是同类产品中的第一个单芯片三轴向加速器。

1 小巧的巨人飞思卡尔自1980年第一个传感器问世以来，销售的传感器数量在去年已经突破了具有里程碑意义的4．5亿大关。

飞思卡尔帮助客户开发产品，用以监控身边的大量产品和技术。

MEMS传感器是面向加速和压力传感器市场的支持技术。

飞思卡尔将非常小的电子和机械组件包含在一个封装中，做成了MEMS传感器。

这个封装还整合了集成电路(IC)。

当MEMS感应、处理或控制周围环境时，它使系统的一部分能够进行信息处理。

传感器适用于需要测量因倾斜、移动、定位、震动或摆动而产生的各种力，或者测量压力、高度、重量和水位的最终产品以及嵌入式系统。

飞思卡尔基于MEMS的压力传感器和加速传感器是汽车电子、保健监控设备、智能便携电子设备(如蜂窝电话、PDA、硬盘驱盘器、计算机外围设备和无线设备)等应用中的关键组件。

使用MEMS传感器，您能够拥有更准确的血压监控设备；更精确的气象站气象测量；功能更高的呼吸器和反应更快、更强的游戏设备。

汽车设计人员和厂商在每辆汽车内的不同地方都要应用MEMS传感器。

在加强汽车安全的应用中，加速传感器提供碰撞检测功能，并对前／侧气囊及其他汽车安全设备进行有效部署。

在特殊的保健监控应用中，压力传感器为病人提供重要诊断。

在蜂窝电话中，MEMS产品能用自然的手部运动(而不是推动按钮的方法)激活各种功能。

飞思卡尔开发的基于微机电系统(MEMS)的三轴向低重力加速计MMA7260Q，专门面向便携式消者电子产品。

MMA7260Q的可选灵敏度允许在1．5 g、2 g、4 g和6 g的不同范围内进行设计。

三轴加速度传感器原理及应用三轴加速度传感器原理MEMS换能器（Transducer）可分为传感器（Sensor）和致动器（Actuator）两类。

其中传感器会接受外界的传递的物理性输入，通过感测器转换为电子信号，再最终转换为可用的信息，如加速度传感器、陀螺仪、压力传感器等。

其主要感应方式是对一些微小的物理量的变化进行测量，如电阻值、电容值、应力、形变、位移等，再通过电压信号来表示这些变化量。

致动器则接受来自控制器的电子信号指令，做出其要求的反应动作，如光敏开关、MEMS显示器等。

目前的加速度传感器有多种实现方式，主要可分为压电式、电容式及热感应式三种，这三种技术各有其优缺点。

以电容式3轴加速度计的技术原理为例。

电容式加速度计能够感测不同方向的加速度或振动等运动状况。

其主要为利用硅的机械性质设计出的可移动机构，机构中主要包括两组硅梳齿（Silicon Fingers），一组固定，另一组随即运动物体移动；前者相当于固定的电极，后者的功能则是可移动电极。

当可移动的梳齿产生了位移，就会随之产生与位移成比例电容值的改变。

当运动物体出现变速运动而产生加速度时，其内部的电极位置发生变化，就会反映到电容值的变化（ΔC），该电容差值会传送给一颗接口芯片（InteRFace Chip）并由其输出电压值。

因此3轴加速度传感器必然包含一个单纯的机械性MEMS传感器和一枚ASIC接口芯片两部分，前者内部有成群移动的电子，主要测量XY及Z轴的区域，后者则将电容值的变化转换为电压输出。

文中所述的传感器和ASIC接口芯片两部分都可以采用CMOS制程来生产，而在目前的实际生产制造中，由于二者实现技术上的差异，这两部分大都会通过不同的加工流程来生产，再最终封装整合到一起成为系统单封装芯片（SiP）。

封装形式可采用堆叠（Stacked）或并排（Side-by-Side）。

手持设备设计的关键之一是尺寸的小巧。

目前ST采用先进LGA封装的加速度传感器的尺寸仅有3 X 5 X 1mm，十分适合便携式移动设备的应用。

MMA7260三轴加速度传感器
低成本微型电容式加速度传感器采用了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术，并且提供4个量程可选，用户可在4个灵敏度中的选择。

该器件带有低通滤波并已做零g补偿。

本产品还提供休眠模式，因而是电池充电的手持设备产品的理想之选。

XYZ
• 可选灵敏度(1.5g/2g/4g/6g)
• 低功耗：500 μA
• 休眠模式：3 μA
• 低压运行：V - V
• 6mm x 6mm x 1.45 mm的无引线四方扁平(QFN) 封装；• 高灵敏度(800 mV/g @ 1.5g)
• 快速开启
• 低通滤波器具备内部信号调理
• 设计稳定、防震能力强
• 无铅焊接
• 环保封装
• 成本低
可用在机器人、智能车、自由落体探测、动作探测等场合，具有较高的灵敏度，能进行立体XYZ三轴向检测，使相应设备能智能响应位置、方位和移动的变化。

可用来做评估和研
发。

板子特点：可直接5V供电，兼容51等单片机，也可直接供电，和AVR单片机供用一组电源。

标准的接口间距，可直接插到万用板上。

1、提供1.5g、2g、4g、6g四档加速度量程，灵敏度分别为800、600、300、200mV/g。

板上带量程选择开关。

2 、DIP集成电路型封装,方便扩展。

3、加速度信号输出为模拟电压，用户仅需AD转换即可得到加速度信号!
尺寸：*毫米
三轴加速度传感器功能图解
标准的接口间距，可直接插到万用板上。

[电子_电路]基于LABVIEW和三轴加速度传感器的振动信号测量系统设计机电工程学院毕业设计说明书设计题目: 基于LABVIEW和三轴加速度传感器的振动信号测量系统设计目录1. 绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2 研究意义 (1)1.3研究现状 (2)1.3.1 电机检测的研究现状 (2)1.3.2 三轴加速度传感器研究现状 (3)1.3.3基于Lab VIEW 的虚拟仪器研究现状 (3)1.4 存在的问题，我的方案 (4)2. 方案论证 (5)2.1整体设计方案 (5)2.1.1.振动信号采集部分 (5)2.1.2.振动信号处理部分 (6)2.1.3振动信号分析结果输出模块 (6)2.1.4软件部分 (7)2.2方案一 (8)2.3方案二 (9)2.4最终方案的确定 (10)2.5我的研究目标 (11)3.振动检测系统的硬件设计 (11)3.1 三轴加速度传感器部分 (12)3.1.1压电式ICP三轴加速度传感器原理 (12)3.1.2三轴加速度传感器的选型 (15)3.1.3三轴加速度传感器的安装 (13) 3.2 IEPE恒流源部分 (14)3.3数据采集部分 (15)3.3.1数据采集卡的选型 (15)3.3.2数据采集卡的安装 (12)3.4 信号处理部分 (17)3.5硬件电路的连接 (17)本章小结 (18)4.振动检测系统软件设计 (20)4.1 NI LABVIEW软件简介 (19)4.2 LABVIEW 图形用户界面设置 (21) 4.2.1 主界面设计 (20)4.2.2输出界面设置 (22)4.2.3回放界面设置 (23)4.2.4参数设置界面 (23)4.3 LABVIEW功能模块设计 (24) 4.3.1 信号预处理模块 (24)4.3.2 烈度报警模块 (26)4.3.3 谱分析模块 (29)4.3.4 数据存储模块 (30)4.3.5信号数据的回放模块 (32)本章小结 (33)3.振动检测系统仿真测试 (35)5.1 仿真信号生成 (34)5.2仿真分析结果 (35)本章小结 (36)设计总结 (38)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (42)基于Lab VIEW和三轴加速度传感器的振动信号测量系统的设计1. 绪论1.1研究背景随着近几十年来我国经济的快速发展，科学技术的进步，为了与生产方式进一步适应，满足大型高速拖动的需求（如拖动大型发电机的形式实验及拖动大型风机、水泵、轧钢机、球磨机等设备的高速运行），大型高速电机在我国也得到了迅速的发展。

三轴位置传感器模块设计与实现目录摘要 (I)ABSTRACT (II)引言 (1)1 绪论 (2)1.1传感器技术 (2)1.1.1 什么是传感器 (2)1.1.2 传感器的分类 (3)1.1.3 传感器的基本特性 (3)1.2三轴加速度传感器 (4)1.2.1 加速度传感器的原理 (4)1.2.2 加速度传感器的应用 (5)2 三轴位置传感器模块设计方案 (6)2.1理论基础 (6)2.1.1 坐标分析 (6)2.1.2 静止到运动的判断 (7)2.1.3 位置的计算 (7)2.2系统框架 (9)2.2本章小结 (10)3 三轴位置传感器的硬件设计 (11)3.1系统的硬件架构 (11)3.2硬件设计 (11)3.2.1 8051单片机模块 (11)3.2.2 三轴加速度传感器 (13)3.2.3 单片机外围电路 (14)3.3电路设计 (15)3.3.1 I2C总线技术 (15)3.3.2 原理图设计 (17)3.4本章小结 (18)4 三轴位置传感器的软件设计 (19)4.1单片机常用操作 (20)4.1.1 系统的复位及初始化 (20)4.1.2 计数器/定时器 (20)4.1.3 中断 (22)4.2程序设计 (23)4.2.1 加速度采集 (23)4.2.2 位置计算 (24)4.2.3 显示模块 (26)4.3实验结果 (27)4.4本章小结 (45)5 结论与展望 (46)致谢 (47)参考文献 (48)摘要在电子技术高度发达的今天，加速度传感器扮演的角色也越来越重要。

加速度传感器在航天领域，汽车领域，以及人们的日常生活中都有着广泛的应用。

三轴加速度传感器是加速度传感器的一种，它可以测量三个坐标轴的加速度，从而准确反映物体的运动状态，确定物体的空间位置。

本课题主要的内容是用三轴加速度传感器结合单片机设计出基于人体位置变化的三轴位置传感器模块，并实现该模块。

传感器使用的是ADI公司的ADXL345,它小而薄、超低功耗，并且具有多个功能。

基于3轴加速度计ADXL345的全功能计步器设计摘要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。

计步器功能可以根据计算人的运动情况来分析人体的健康状况。

而人的运动情况可以通过很多特性来进行分析。

比如人在运动时会产生加速度。

本文介绍了利用人运动时产生加速度变化来检测步数的计步器实现方案，利用具有体积小，功耗低，三轴高精度加速度传感器ADXL345，芯片内部即可把数据采集来的数据处理为数字数据，采集到加速度数据以后加以适当的算法就可以实现计步功能。

本文设计了一款基于加速度传感器ADXL345的计步器。

详细介绍了计步器的软件算法的实同时芯片中还集成了SPI和I²C接口，可以方便地将数据传输到主控芯片。

该系统设计简单，实现方便。

该芯片也可以扩展到其它需要测量加速度的应用场合，具有非常广阔的应用前景。

关键字：计步器加速度传感器ADXL345 低功耗Based on three accelerometer ADXL345 company-wide functionalpedometer designAbstractPedometer is a popular daily exercise, can inspire people progress monitors challenge yourself, enhanced physique, help thin body. Early design of mechanical switch detection using aggravated with a simple steps, and the counter. When shaking these devices, can hear a metal ball slide back and forth, or a pendulum swings around percussion block pieces.Pedometer function can according to the calculated a people's movement situation to analyze a healthy condition of body. But the person's movements can pass a lot of properties for analysis. Such as people in motion produces acceleration. This paper describes the use of people move to detect changes generated when the acceleration of steps, utilization of implementation scheme pedometer, small size, low power consumption, high ADXL345 three axis acceleration sensor, chip can put the data acquisition to internal data processing for the digital data acquisition to acceleration data, after appropriate algorithm can achieve plan step function. This paper introduces the design of a paragraph of the pedometer ADXL345 based on acceleration sensor. Introduces the software algorithm real pedometer while the SPI has integrated chip I²C interface, and I can be conveniently data transmission to the main control chip. The system is simple in design, realization convenient. The chip can also extend to other need to measure the applications, the acceleration is very broad application prospect.KEY WORDS pedometer acceleration sensor ADXL345 low power consumption目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 绪论 (1)2 课题研究背景及意义 (2)2.1 光电计步器 (2)2.2基于射频技术的短跑训练计步器 (3)2.3 基于加速度传感器的计步器 (5)3 ADXL3XX系列产品简介及本次设计方案的提出 (5)3.1 ADXL335, ADXL345和ADXL346三轴加速度计的区别 (6)3.1.1 ADXL335的简介、特点及功能框图 (7)3.1.2 ADXL346的简介、特点及功能框图 (8)3.1.3 ADXL345的简介、特点及功能框图 (10)3.2 本次系统总体设计方案的提出 (13)3.2.1 ADXL345中断及寄存器功能分析 (13)3.2.2 系统总体设计方案 (15)4 系统硬件设计各模块电路 (16)4.1 传感器电路连接模块 (16)4.1.1 ADXL345的两种串行通信模式简介 (16)4.1.2 传感器模块连接 (18)4.2 微处理器模块 (19)4.3 EEPROM模块 (22)4.4 显示模块 (23)5 软件设计 (25)5.1 软件总体设计 (25)5.2 算法的实现 (26)6 结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录1 加速度计步器ADXL345简介 (36)附录2 整机电路图 (38)附录3 源程序 (38)1 绪论随着社会的发展，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。

静电悬浮式三轴加速度传感器设计及其空间应用前景论述摘要静电悬浮几三轴加速度计的针对太空的微重力水平设计的，理论分析表明加速度计最大的量程为35 μg0,分辨率为1ng,她可以满足多方面的太空应用。

同时分析了可能存在的误差源。

研究了一些相关技术和加工工艺。

基于设计一种高精度的加速度计，本文提出了一种用于低轨道卫星的测量重力加速度的加速度计的理论设计方案。

一般来讲，获得来自人造卫星的地球重力的方法如下所示：使用GPS数据获得作用于卫星的合力，非重力性质的力使用卫星上的微型加速度计检测，二者之差就是我们要求的重力，它与地球重力场有直接的联系。

最后我们得出如下结论：用于重力加速度检测的最适频宽为0.0008 Hz to 0.15 Hz。

理论结果将对将来卫星上重力场的检测具有一定的价值。

关键词：静电悬浮加速度计重力场检测分辨率GPS 频带引言微重力是太空环境的主要特性，为了精确的监控空间的微重力场，，必须设计一种低偏差，高分辨率的特殊加速度传感器，静电悬浮加速度计在低于1HZ的低频带具有很高的分辨率和精度。

因此，它在地球场检测和微重力科学中具有得天独厚的优势。

已经有好多种静电悬浮加速度计面世。

CHAMP公司的STAR加速度计，由法国的ONERA发展而来，用于检测卫星上的非重力加速度计其频带从足够的频带的交流电到0.05HZ。

这些力包括空气阻力，太阳射线压力。

地面返照率以及姿态调整力。

STAR 生产了一批量程为10 μg，在10-4 Hz 到 10-1 HZ内Z轴和Y轴分辨率小于0.3ng 的加速度计。

ASTRE加速度计，和 ESA合作。

在STS-78任务期间，检测了剩余的微重力干扰其频带从交流电到不到1 Hz。

ASTRE加速度计量程精确到1mg。

精度小于1ng是一种高性能的加速度计。

用于精确检测空间站或太空实验室的环境因素。

MACEK的加速度计，得到GRANT的大力支持，被用于STS-79 的仪表盘上用于检测微重力作用。