基于加速度傳感器和單片機的畢業(yè)設(shè)計

#中文翻譯：飛思卡爾半導(dǎo)體技術(shù)數(shù)據(jù)土1.5g-6g三軸微控制加速度傳感器本MMA7260QT型號的低能耗電容性微控制加速度傳感器具有以下特性：信號波形加工，單極性低通濾波，溫度補償以及以及基于四種靈敏度的加速度選擇。全量程范圍內(nèi)的零加速度偏移與濾波器定點都具有出廠設(shè)置，不再需要外部裝置。本加速度傳感器還包括一種睡眠模式，適宜用于電池供電的手持電子設(shè)備。性能可供選擇的靈敏度(1.5g/2g/4g/6g)低電流損耗：500UA睡眠模式：3nA低壓控制：2.2V-3.6V6mmx6mmx1.45mmQFN高靈敏度(800mV/g@1.5g)快速準(zhǔn)吋啟動用低通濾波器進行內(nèi)部信號波形加工設(shè)計充分，耐高沖擊自由的外圍緩沖器接線端適宜多種外部環(huán)境的封裝低能耗主要應(yīng)用*""硬盤驅(qū)動器MP3播放器：自由落體探測筆記本電腦：自由落體探測，防盜手機：圖像穩(wěn)定性，信息文本，移動撥號，電子指南針步程計：運動感應(yīng)導(dǎo)航與航位推測：電子指南針的傾斜補償游戲：傾斜與動作感應(yīng)，時間記錄器機器人：動作感應(yīng)表1最大額定值（最大額定值是指對置用儀器未造成不可恢復(fù)性損傷的極限值）額定類別符號值單位最大加速度（全軸）gmax±5000g供電電壓VDD-0.3to+3.6V拋落測試（1）Ddrop1.8m存儲溫度范圍Tstg-40to+l25°c1從任意軸拋落到一特定平面。電鍍板靜電放電（ESD）警告：本裝置對電鍍板靜電放電敏感盡管飛思卡爾加速度傳感器包含內(nèi)部2000伏特的電鍍板靜電放電保護電路，但是為了保證芯片免受電鍍板靜電放電的損害，用戶還是必須采取另外的防范措施?？赡軙谐^2000伏特的電荷聚積在人體或相關(guān)的測試設(shè)備上。這個數(shù)量的電荷會改變芯片的工作性能甚至?xí)?dǎo)致芯片出現(xiàn)故障。因此，當(dāng)對加速度傳感器進行操作時，為了使暴露于外的裝置免受可能損害其性能的電荷影響，應(yīng)該采用合適的電鍍板靜電放電預(yù)防手段。工作原理~飛思卡爾加速度傳感器是一個表面微控制集成加速度傳感器。該裝置包含兩個表面微控制電容性感應(yīng)單元和一個被單獨封裝的信號波形加工集成電路。傳感單元是在晶片水平上被緊密封裝的，應(yīng)用了大量的微控制帽形晶片。傳感單元是由半導(dǎo)體材料（多晶硅）通過半導(dǎo)體工藝（裝飾和銅版刻）形成的微控制結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以用一組柱桿進行模擬。其中兩條柱桿是系統(tǒng)固定的，另一條柱桿與兩固定柱桿間的可動中心部位相連。當(dāng)給系統(tǒng)施加一個外部加速度時，可動的柱桿會偏離原來的平衡位置。因為與中心部位相連的柱桿運動了，它與到一端固定柱桿的距離會增加，這與它到另一固定柱桿間減少的距離是等量的。這種距離上的變化就是加速度的i種測量標(biāo)準(zhǔn)。傳感單元的“柱桿”是由兩個背靠背的電容器形成的。當(dāng)中心柱桿帶有加速度運動時，兩個柱桿間的距離發(fā)生變化，兩個電容器的值也會發(fā)生變化,（C=AE/D）o其中A代表柱桿形區(qū)域的面積，￡是介電常數(shù)，而D是兩柱桿之間的距離。這種特定用途集成電路應(yīng)用轉(zhuǎn)換電容器技術(shù)測量傳感單元的電容，并從兩個電容的差異中獲取加速度數(shù)據(jù)。該電路還能對信號波形經(jīng)行整形和濾波（轉(zhuǎn)換電容器），以提供一個與加速度單位數(shù)值成比例的高電平輸岀電壓。特性加速度選擇加速度選擇特性允許對裝置提供的四種不同靈敏度進行選擇。根據(jù)在引腳1和引腳2上的邏輯輸入，裝置的內(nèi)部增益將會發(fā)生變化，使得該裝置在5g,2g,4g或6g四種不同的靈敏度下進行工作。（如表3所示）。一些產(chǎn)品在應(yīng)用過程中為了達到最佳操作性能，需要不同的靈敏度。加速度選擇特性對于這些產(chǎn)品是相當(dāng)理想的。在產(chǎn)品運行工作的過程中，可以在任意時候

改變加速度的靈敏度。對于那些只需要1.5g靈敏度的應(yīng)用來說，加速度選擇1和加速度選擇2兩個引腳可以被空置，因為裝置內(nèi)部有一個下拉電路使其保持在1.5g的靈敏度(800mV/g)o表2加速度選擇引腳說明加速度選擇1加速度選擇2加速度選擇范圍靈敏度001.5g800mV/g012g600mV/g104g300mV/g116g200mV/g睡眠模式本三軸加速度傳感器提供了一種睡眠模式，這相當(dāng)適合于那些由電池驅(qū)動的產(chǎn)品。當(dāng)睡眠模式被打開時，整個裝置的輸岀就關(guān)閉了，這會使那些工作中的電流大幅度減少。在引腳12(睡眠模式)的低電平輸入會把裝置置于睡眠模式，并把電流減弱到3UA的標(biāo)準(zhǔn)。為了使能量消耗更低，建議將加速度選擇1和加速度選擇2兩個引腳設(shè)置成1.5g的模式。通過給引腳12設(shè)置一個高電平輸入的信號，裝置將會恢復(fù)到正常工作的模式。表3工作特性特性符號最小值準(zhǔn)標(biāo)最大值位單工作范圍⑵供電電壓⑶Vdd2.3.3.V供電電流Idd236睡眠模式下的供電電流⑷Ta—5080A工作溫度范圍—00加速度范圍，X軸，Y軸，Z軸一3.10A加速度選擇引腳1與2：00gFS400+1O

加速度選擇引腳1與2：10gFS—05C加速度選擇引腳1與2：01gFS—加速度選擇引腳1與2：11gFS—土—g—1.5—g—土—g2.0—g土4.0土6.0輸出信號0加速度（Ta=25°C,Vdd=3.3VOFF1.1.1.VV）⑸VOFF48565815m0加速度⑷,Tag/°CX軸土土土Y軸2.6±50.63.Z軸.8+1.土土靈敏度（Ta=25°C,Vdd=3.305.85.9mV）SI.土土v/g1.5g5g740.80.8m2gS2g0v/g4gS4g558086m6gS6g500v/g靈敏度⑷S,Ta276064mX軸7.505v/gY軸183032%Z軸502.5/°c寬帶響應(yīng)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噪聲RMS(0.1Hz?1kHz)⑷nRMS—4.—m功率譜密度RMS(0.1Hz-1nPSD—7—VrmskHz)⑷35g0/Hz時間傳感器供電響應(yīng)時間⑻tRESP—1.2.m使能響應(yīng)時間⑼ONSE—00S傳感單元共振頻率XYLEtENAB50.02.SmZ內(nèi)部取樣頻率LfGCELI6.—kfGCEL0—HzLfCLK43.Hzk

11kHz輸出階段性能全量程輸出范圍(Iout二30PA)VfsoVss?0.25Vdd-0.25V非線性特性，Xout,Yout,ZoutNLouT1.0+1.0%FSO橫軸(10)VXY,Yz,zx5.0%比率標(biāo)準(zhǔn)化誤差(ii)error%1.對于有載輸出，測量結(jié)果是在RC濾波后觀察得到的。RC濾波器包含一個1.0kQ的電阻器和一個0.1uF的電容器，與電源和地連接。這些限制定義了相關(guān)部分符合標(biāo)準(zhǔn)的工作范圍。在2.2V到3.6V的供電范圍內(nèi)，本裝置以一個完全校準(zhǔn)的線性加速度傳感器進行工作。超岀了這些供電限制，本裝置仍可作為線性裝置工作，只是不能保證符合標(biāo)準(zhǔn)。這些數(shù)值是在加速度選擇為1.5g的模式下測量得到的本裝置能夠測量出加速度的正負值。當(dāng)沒有輸入加速度時，輸岀為供電電壓的一半。當(dāng)有正加速度輸入?yún)?，輸出會增長到高于供電電壓的一半的數(shù)值。當(dāng)有負加速度輸入時，輸出會減少到低于供電電壓的一半的數(shù)值。這些值只代表百分之10,而不是真正的最小值。這些值只代表百分之90,而不是真正的最大值。介于全量程電源輸入電壓的10%與最終工作輸岀電壓90%之間的響應(yīng)時間。介于全量程睡眠模式下輸入電壓的10%與最終工作輸出電壓90%之間的響應(yīng)時間。一種測量裝置拒絕與具有靈敏度的實軸偏離90度的加速度的能力的標(biāo)準(zhǔn)。0加速度偏移量的比率標(biāo)準(zhǔn)化化誤差通常大于20%o當(dāng)供電電壓為2.2V吋，靈敏度的比率標(biāo)準(zhǔn)化誤差通常大于3%。更多的相關(guān)信息，可以咨詢廠商。濾波本三軸加速度傳感器包含自身攜帶的單極性轉(zhuǎn)換電容濾波器。因為這種濾波器是應(yīng)用轉(zhuǎn)換電容技術(shù)實現(xiàn)的，所以不需要被動的添加外部元器件(電阻和電容等)來設(shè)置取舍頻率。比率標(biāo)準(zhǔn)化比率標(biāo)準(zhǔn)化簡單地說是指輸出的偏移電壓和靈敏度，會隨應(yīng)用過程中的供應(yīng)電壓按一定比率呈線性規(guī)律變化。也就是說，當(dāng)供應(yīng)電壓增加時，靈敏度和偏移量也會相應(yīng)的線性增加，當(dāng)供應(yīng)電壓減少時，偏移量和靈敏度也會相應(yīng)的線性減少。當(dāng)對微控制器進行界面連接或進行A/D轉(zhuǎn)換時，這種特性顯得極為關(guān)鍵。因為它可以在系統(tǒng)水平上，消除模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中由供電引起的誤差。在供電電壓為2.2V時，偏移量的比率標(biāo)準(zhǔn)化化誤差通常大于20%。當(dāng)供電電壓為2.2V時，靈敏度的比率標(biāo)準(zhǔn)化誤差通常大于3%o更多的相關(guān)信息，可以咨詢廠商。除非另有說明，否則默認(rèn)以下標(biāo)準(zhǔn)：-40°C<TA<105°C,2.2V<VDD<3.6V,加速度二0g,有載輸岀(1)推薦進行表面安裝應(yīng)用的的最少引腳表面安裝板規(guī)劃是整個設(shè)計的關(guān)鍵部分。為了保證板與包裝之間具有合適的焊接連接面，表面設(shè)置封裝的引腳必須具有正確的尺寸。在引腳正確的情況下，封裝是服從如焊料的流回過程而進行自動排列的。通常，我們建議設(shè)計的板子上涂有焊料掩蓋層，這樣可以避免焊接襯墊間的連接和短路。包裝下面的標(biāo)志是在內(nèi)部接地的。因此，不建議焊接標(biāo)識的底部。附錄二:畢業(yè)設(shè)計源程序附錄二:畢業(yè)設(shè)計源程序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);〃初始化語音播放，自動方式SACM_A2000_Play(uiSndlndex,uiDAC_Channel,3);//播放語音wh訂e((SACM_A2000_Status()&0x0001)!=0)〃判斷當(dāng)前是否在播放？返回最低位為1則表示當(dāng)前在播放SACM_A2000_ServiceLoop();*P_Watchdog_Clear=0x0001;}SACM_A2000_Stop();}unsignedintADC_Convert(){unsignedinttemp;//服務(wù)程序〃清看門狗〃停止wh訂e(!((*P_ADC_MUX_Ctrl)&0x8000));//等待轉(zhuǎn)換完成temp=*P_ADC_MUX_Data;temp=(temp>>6)returntemp;}voidInit(void)//返回轉(zhuǎn)換結(jié)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;//選擇LINDIN1通道進行A/D轉(zhuǎn)換〃讀取X軸數(shù)據(jù)//選擇LIN_IN2通道進行A/D轉(zhuǎn)換temp_y=ADC_Convert()；//讀取Y軸數(shù)據(jù)*P_ADC_MUX_Ctrl=0x0011;//選擇LIN_IN3通道進行A/D轉(zhuǎn)換temp_z=ADC_Convert()；//讀取Z軸數(shù)據(jù)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)//默認(rèn)設(shè)為嬰兒聲//默認(rèn)設(shè)為嬰兒聲key^uiSndlndex=0;KeyCode=Key_Get