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※作品类别:毕业设计 >> 单机片毕业设计 >> 基于ARM7的多路加速度采集系统设计

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摘要：加速度传感器近年来在汽车、工业和消费电子等领域应用的越来越广泛。本系统是以LPC2131为MCU，采用ADXL202采集加速度数据，并由LCD12864显示出结果。ADXL202返回随加速度信号改变的PWM信号，由LPC2131的捕获功能获取，并加以相关的计算，从而得到加速度值、倾角值、位移值。本文着重叙述以ARM7为内核的LPC2131的应用，包括数据采集、数据处理、串口通信、LCD显示控制等。其中以ADXL202器件的应用为重点，对其采集的信号进行简单的信号处理，数据分析等，体现了ARM7系列单片机的强大的处理能力。随后叙述的是本系统的设计方案和调试过程。本系统的最终实现了多路加速度的采集，计算指定通道的倾角值或位移值，并通过UART传给其他的设备。

关键词：加速度；采集；串口通信；倾角

Design for Multipath Acceleration Acquisition System based on ARM7

Abstract：Recently, the acceleration sensor is increasingly extensively applied in automobile, industrial and consumer electronics and other fields.The system uses LPC2131 as its MCU and gets the data of acceleration from ADXL202,then displays the information which users need on LCD12864. The output PWM signal which changed with the acceleration is returned by ADXL202.The LPC2131 uses the capturing function to get the signal. Therefore we can calculate acceleration, the dip angle and displacement. This dissertation focuses on describing the applications of LPC2131 with a kernel of the ARM7, including data acquisition, data processing, serial communication and the control of LCD display. The application of ADXL202 devices is the emphasis, including the simple signal processing ,data analysis. It embodies the characters of powerful processing capability of the single chips of ARM7 series. Finally describes the design and debugging process of this system. The system can accomplish the function of data acquisition of multipath acceleration sensor.It not only can calculate the dip angle and displacement,but also can transmit the information to other devices by UART.

Key words：acceleration, acquisition, serial communication, dip angle

目 录

第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 加速度及加速度传感器介绍 2
1.3 课题目标及要求 4
第2章 方案论证 5
2.1 方案概述 5
2.2 传感器选择 5
2.2.1 ADXL系列加速度传感器 5
2.2.2 飞思卡尔加速度传感器 6
2.2.3 美新MXD系列加速度传感器 7
2.3 主控制器选择 8
2.4 通信接口选择 10
2.5 人机交互模块 10
第3章 硬件设计 11
3.1 本章概述 11
3.2 系统框图 11
3.3 传感器信号采集单元 11
3.3.1 硬件参数选择 13
3.3.2 加速度采集模块电路图 14
3.4 控制器单元 16
3.5 电源系统 17
3.6 串行通信接口单元 18
3.7 人机交互单元设计 19
3.8 总体电路原理图及印刷电路板图 22
第4章 软件设计及调试 23
4.1 本章概述 23
4.2 传感器信号采集 23
4.3 数据处理 25
4.4 人机交互模块 29
4.5 串口通讯调试 31
4.6 基于MATLAB的数据分析 32
第5章 系统调试 36
5.1 本章概述 36
5.2 硬件软件调试 36
结论 39
致谢 40
参考文献 41
附录1 系统原理图 42
附录2 系统PCB 43
附录3 加速度传感器驱动电路 44
附录4 系统主程序 45
附录5 实物照片 55

第1章 绪 论
1.1 课题背景
加速度、振动、速度传感器是运动测量中的三种主要传感器，2000年该市场市值为7.9亿美元，预计其未来发展速度不会很快，。然而，其稳定而强劲的增长势头表明其市场规模将会攀上新的台阶，预计到2007年有可能达到11亿美元，增长率由1998年的3.5%将慢慢增长，到2007年达到5.3%。目前该市场的主力企业有三十几家，其中前五名公司即占据了31.3 %的市场份额。而这种传感器的主要用户则来自汽车、工业、航空三大产业。这五家企业是Endevco占13.6%，Wilcoxa Research占9.1%, Motorola 占4.2%，IMI占3.0%，Analog Devices占1.4%。除了上述三个用户群以及一些经常性的用户外，无论是买方还是卖方都因为技术力量薄弱而无法获得进行设计和生产所需要的信息。这三种传感器所使用的技术主要有三种：压阻、压电和电容技术，每种技术都有各自的机会和问题。压阻式加速度传感器由于在汽车工业中的广泛应用而发展最快，加速度传感器主要用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面。由于安全性越来越成为汽车制造商的卖点，这种附加系统也越来越多。汽车行业使用电容式传感器主要用于安全系统、轮胎磨损监测、惯性刹车灯、前灯水准测量、安全带伸缩、自动门锁和安全气囊。对于设计人员来说，电容式传感器是非常有吸引力的，因为它无需接触待测物，所以不必挤进狭窄的空间中[1]。
加速度传感器也大量应用在消费电子领域，在各种便携式设备中得到了应用。如可以让加速度传感器取代方向键，电子指南针的倾斜校正，GPS系统中死角的补查，手机图像的反转作用，照相时防手抖动，硬盘的保护中等。
随着消费电子产品市场的不断扩大，越来越多的电子零部件厂商开始向这个应用市场发力。以飞思卡尔、ADI、意法半导体为代表的MEMS（微电机系统）厂商，均在技术和市场上加强了对消费电子市场的倾斜力度。市场调研公司In-Stat日前发表的报告指出， MEMS的单位出货量将在未来几年里以19.87%的复合年增率增长，2009年接近60亿个。在未来的这60亿个MEMS器件当中，将包括加速度计、陀螺仪、压力感测器、喷墨头、光学 MEMS（DLP、条码判读器、光元件）、矽晶麦克风、RF MEMS和微辐射热感测器等。目前，在消费电子产品中，加速度计更多地被用来检测跌落前的冲击，并且提前停止笔记本电脑磁头的工作以防止碰撞损坏，而随着手机应用的加入，这一市场还将扩大。
1.2 加速度及加速度传感器介绍
加速度(Acceleration)是描述物体速度改变快慢的物理量，通常用a表示，单位是m/s2(米每二次方秒)，加速度是矢量，它的方向与合外力的方向相同，其方向表示速度改变的方向，其大小表示速度改变的大小。加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。而有的加速度传感器既可以测量动态加速度，也可以测量静态加速度（重力加速度）。
技术比较成熟的加速度传感器主要有三类：压电式、容感式、热感式。通常情况下，压电式加速度传感器只能感应到“动”加速度，而不能感应到“静态”加速度，也就是我们说的重力加速度。而容感式和热感式既能感应“动”加速度，又能感应“静态”加速度。由于没有任何移动部件，且采用了微机械加工技术的热感式加速度传感器性能较好

点击数：255  录入时间：2008/6/20 【打印此页】 【返回】