基于加速度传感器和单片机的毕业设计

#中文翻译：飞思卡尔半导体技术数据土1.5g-6g三轴微控制加速度传感器本MMA7260QT型号的低能耗电容性微控制加速度传感器具有以下特性：信号波形加工，单极性低通滤波，温度补偿以及以及基于四种灵敏度的加速度选择。全量程范围内的零加速度偏移与滤波器定点都具有出厂设置，不再需要外部装置。本加速度传感器还包括一种睡眠模式，适宜用于电池供电的手持电子设备。性能可供选择的灵敏度(1.5g/2g/4g/6g)低电流损耗：500UA睡眠模式：3nA低压控制：2.2V-3.6V6mmx6mmx1.45mmQFN高灵敏度(800mV/g@1.5g)快速准吋启动用低通滤波器进行内部信号波形加工设计充分，耐高冲击自由的外围缓冲器接线端适宜多种外部环境的封装低能耗主要应用*""硬盘驱动器MP3播放器：自由落体探测笔记本电脑：自由落体探测，防盗手机：图像稳定性，信息文本，移动拨号，电子指南针步程计：运动感应导航与航位推测：电子指南针的倾斜补偿游戏：倾斜与动作感应，时间记录器机器人：动作感应表1最大额定值（最大额定值是指对置用仪器未造成不可恢复性损伤的极限值）额定类别符号值单位最大加速度（全轴）gmax±5000g供电电压VDD-0.3to+3.6V抛落测试（1）Ddrop1.8m存储温度范围Tstg-40to+l25°c1从任意轴抛落到一特定平面。电镀板静电放电（ESD）警告：本装置对电镀板静电放电敏感尽管飞思卡尔加速度传感器包含内部2000伏特的电镀板静电放电保护电路，但是为了保证芯片免受电镀板静电放电的损害，用户还是必须采取另外的防范措施。可能会有超过2000伏特的电荷聚积在人体或相关的测试设备上。这个数量的电荷会改变芯片的工作性能甚至会导致芯片出现故障。因此，当对加速度传感器进行操作时，为了使暴露于外的装置免受可能损害其性能的电荷影响，应该采用合适的电镀板静电放电预防手段。工作原理~飞思卡尔加速度传感器是一个表面微控制集成加速度传感器。该装置包含两个表面微控制电容性感应单元和一个被单独封装的信号波形加工集成电路。传感单元是在晶片水平上被紧密封装的，应用了大量的微控制帽形晶片。传感单元是由半导体材料（多晶硅）通过半导体工艺（装饰和铜版刻）形成的微控制结构。这种结构可以用一组柱杆进行模拟。其中两条柱杆是系统固定的，另一条柱杆与两固定柱杆间的可动中心部位相连。当给系统施加一个外部加速度时，可动的柱杆会偏离原来的平衡位置。因为与中心部位相连的柱杆运动了，它与到一端固定柱杆的距离会增加，这与它到另一固定柱杆间减少的距离是等量的。这种距离上的变化就是加速度的i种测量标准。传感单元的“柱杆”是由两个背靠背的电容器形成的。当中心柱杆带有加速度运动时，两个柱杆间的距离发生变化，两个电容器的值也会发生变化,（C=AE/D）o其中A代表柱杆形区域的面积，£是介电常数，而D是两柱杆之间的距离。这种特定用途集成电路应用转换电容器技术测量传感单元的电容，并从两个电容的差异中获取加速度数据。该电路还能对信号波形经行整形和滤波（转换电容器），以提供一个与加速度单位数值成比例的高电平输岀电压。特性加速度选择加速度选择特性允许对装置提供的四种不同灵敏度进行选择。根据在引脚1和引脚2上的逻辑输入，装置的内部增益将会发生变化，使得该装置在5g,2g,4g或6g四种不同的灵敏度下进行工作。（如表3所示）。一些产品在应用过程中为了达到最佳操作性能，需要不同的灵敏度。加速度选择特性对于这些产品是相当理想的。在产品运行工作的过程中，可以在任意时候

改变加速度的灵敏度。对于那些只需要1.5g灵敏度的应用来说，加速度选择1和加速度选择2两个引脚可以被空置，因为装置内部有一个下拉电路使其保持在1.5g的灵敏度(800mV/g)o表2加速度选择引脚说明加速度选择1加速度选择2加速度选择范围灵敏度001.5g800mV/g012g600mV/g104g300mV/g116g200mV/g睡眠模式本三轴加速度传感器提供了一种睡眠模式，这相当适合于那些由电池驱动的产品。当睡眠模式被打开时，整个装置的输岀就关闭了，这会使那些工作中的电流大幅度减少。在引脚12(睡眠模式)的低电平输入会把装置置于睡眠模式，并把电流减弱到3UA的标准。为了使能量消耗更低，建议将加速度选择1和加速度选择2两个引脚设置成1.5g的模式。通过给引脚12设置一个高电平输入的信号，装置将会恢复到正常工作的模式。表3工作特性特性符号最小值准标最大值位单工作范围⑵供电电压⑶Vdd2.3.3.V供电电流Idd236睡眠模式下的供电电流⑷Ta—5080A工作温度范围—00加速度范围，X轴，Y轴，Z轴一3.10A加速度选择引脚1与2：00gFS400+1O

加速度选择引脚1与2：10gFS—05C加速度选择引脚1与2：01gFS—加速度选择引脚1与2：11gFS—土—g—1.5—g—土—g2.0—g土4.0土6.0输出信号0加速度（Ta=25°C,Vdd=3.3VOFF1.1.1.VV）⑸VOFF48565815m0加速度⑷,Tag/°CX轴土土土Y轴2.6±50.63.Z轴.8+1.土土灵敏度（Ta=25°C,Vdd=3.305.85.9mV）SI.土土v/g1.5g5g740.80.8m2gS2g0v/g4gS4g558086m6gS6g500v/g灵敏度⑷S,Ta276064mX轴7.505v/gY轴183032%Z轴502.5/°c宽带响应2021

XYZf-3dBf-3dB土0.02土0.01土0.010土0.02土0.01土0.005ZZHH0.020.010.01土土土35—0150噪声RMS(0.1Hz・1kHz)⑷nRMS—4.—m功率谱密度RMS(0.1Hz-1nPSD—7—VrmskHz)⑷35g0/Hz时间传感器供电响应时间⑻tRESP—1.2.m使能响应时间⑼ONSE—00S传感单元共振频率XYLEtENAB50.02.SmZ内部取样频率LfGCELI6.—kfGCEL0—HzLfCLK43.Hzk

11kHz输出阶段性能全量程输出范围(Iout二30PA)VfsoVss♦0.25Vdd-0.25V非线性特性，Xout,Yout,ZoutNLouT1.0+1.0%FSO横轴(10)VXY,Yz,zx5.0%比率标准化误差(ii)error%1.对于有载输出，测量结果是在RC滤波后观察得到的。RC滤波器包含一个1.0kQ的电阻器和一个0.1uF的电容器，与电源和地连接。这些限制定义了相关部分符合标准的工作范围。在2.2V到3.6V的供电范围内，本装置以一个完全校准的线性加速度传感器进行工作。超岀了这些供电限制，本装置仍可作为线性装置工作，只是不能保证符合标准。这些数值是在加速度选择为1.5g的模式下测量得到的本装置能够测量出加速度的正负值。当没有输入加速度时，输岀为供电电压的一半。当有正加速度输入吋，输出会增长到高于供电电压的一半的数值。当有负加速度输入时，输出会减少到低于供电电压的一半的数值。这些值只代表百分之10,而不是真正的最小值。这些值只代表百分之90,而不是真正的最大值。介于全量程电源输入电压的10%与最终工作输岀电压90%之间的响应时间。介于全量程睡眠模式下输入电压的10%与最终工作输出电压90%之间的响应时间。一种测量装置拒绝与具有灵敏度的实轴偏离90度的加速度的能力的标准。0加速度偏移量的比率标准化化误差通常大于20%o当供电电压为2.2V吋，灵敏度的比率标准化误差通常大于3%。更多的相关信息，可以咨询厂商。滤波本三轴加速度传感器包含自身携带的单极性转换电容滤波器。因为这种滤波器是应用转换电容技术实现的，所以不需要被动的添加外部元器件(电阻和电容等)来设置取舍频率。比率标准化比率标准化简单地说是指输出的偏移电压和灵敏度，会随应用过程中的供应电压按一定比率呈线性规律变化。也就是说，当供应电压增加时，灵敏度和偏移量也会相应的线性增加，当供应电压减少时，偏移量和灵敏度也会相应的线性减少。当对微控制器进行界面连接或进行A/D转换时，这种特性显得极为关键。因为它可以在系统水平上，消除模数转换过程中由供电引起的误差。在供电电压为2.2V时，偏移量的比率标准化化误差通常大于20%。当供电电压为2.2V时，灵敏度的比率标准化误差通常大于3%o更多的相关信息，可以咨询厂商。除非另有说明，否则默认以下标准：-40°C<TA<105°C,2.2V<VDD<3.6V,加速度二0g,有载输岀(1)推荐进行表面安装应用的的最少引脚表面安装板规划是整个设计的关键部分。为了保证板与包装之间具有合适的焊接连接面，表面设置封装的引脚必须具有正确的尺寸。在引脚正确的情况下，封装是服从如焊料的流回过程而进行自动排列的。通常，我们建议设计的板子上涂有焊料掩盖层，这样可以避免焊接衬垫间的连接和短路。包装下面的标志是在内部接地的。因此，不建议焊接标识的底部。附录二:毕业设计源程序附录二:毕业设计源程序ttinclude〃a2000・h〃#include"Key.h〃intVolume_Index;#defineP_IOA_Dir^defineP_IOA_Attrib#defineP_IOA_Date^defineP_ADC_Ctrl#defineP_ADC_MUX_Ctrl#defineP_ADC_MUX_DATA(volatileunsignedint(volatileunsignedint(volatileunsignedint(volatileunsignedint(volatileunsignedint(volatileunsignedint*)0x7002*)0x7003*)0x7000*)0x7015#defineP_IOA_Dir^defineP_IOA_Attrib#defineP_IOA_Date^defineP_ADC_Ctrl#defineP_ADC_MUX_Ctrl#defineP_ADC_MUX_DATA(volatileunsignedint(volatileunsignedint(volatileunsignedint(volatileunsignedint(volatileunsignedint(volatileunsignedint*)0x7002*)0x7003*)0x7000*)0x7015*)0x702b*)0x702C#defineP_Watchdog_C1ear(volatileunsignedint*)0x7012voidPlaySnd_Auto(unsignedintuiSndlndex,unsignedintuiDAC_Channel);unsignedintADC_Convert();voidInit(void);unsignedintData_Deal();voidPlaySnd_Auto(unsignedintuiSndlndex,unsignedintuiDAC_Channel){SACM_A2000_Volume(Volume_Index);//初始化音量SACM_A2000_Initial(l);〃初始化语音播放，自动方式SACM_A2000_Play(uiSndlndex,uiDAC_Channel,3);//播放语音wh订e((SACM_A2000_Status()&0x0001)!=0)〃判断当前是否在播放？返回最低位为1则表示当前在播放SACM_A2000_ServiceLoop();*P_Watchdog_Clear=0x0001;}SACM_A2000_Stop();}unsignedintADC_Convert(){unsignedinttemp;//服务程序〃清看门狗〃停止wh订e(!((*P_ADC_MUX_Ctrl)&0x8000));//等待转换完成temp=*P_ADC_MUX_Data;temp=(temp>>6)returntemp;}voidInit(void)//返回转换结果*P.IOA.Dir&二0Xfff8;*P_IOA_Attrib|=0x0007;*P_I0A_Date|=0x0007;*P_ADC_Ctrl=0x0001}unsignedintData_Deal()Unsignedinttemp,temp_x,temp_y,temp_z;*P_ADC_MUX_Ctrl二0x0001;temp_x=ADC_Convert()；*P_ADC_MUX_Ctrl=0x0010;//选择LINDIN1通道进行A/D转换〃读取X轴数据//选择LIN_IN2通道进行A/D转换temp_y=ADC_Convert()；//读取Y轴数据*P_ADC_MUX_Ctrl=0x0011;//选择LIN_IN3通道进行A/D转换temp_z=ADC_Convert()；//读取Z轴数据temp=(temp_x*temp_x)+(tenip_y*tenip_y)+(temp_z*temp_z);//求平方和temp=sqrt(temp);returntemp;}intmain(void)unsignedfloatdata;unsignedintkey^uiSndlndex,KeyCode;voidInit(void);Key.InitO;while(1)//默认设为婴儿声//默认设为婴儿声key^uiSndlndex=0;KeyCode=Key_Get