8 传感器实验-加速度传感器

传感器实验

压电式加速度传感器具有动态范围大、频率范围宽、坚固耐用、受外界干扰小以及压电材料受力自产生电荷信号不需要任何外界电源等特点，是被最为广泛使用的振动测量传感器。虽然压电式加速度传感器的结构简单，商业化使用历史也很长，但因其性能指标与材料特性、设计和加工工艺密切相关，因此在市场上销售的同类传感器性能的实际参数以及其稳定性和一致性差别非常大。与压阻和电容式相比，其最大的缺点是压电式加速度传感器不能测量零频率的信号。

加速度传感器

知识准备

1 以上知识点，可参阅

讯方公司 传感器实验

通过本实验了解加速度传感器的硬件电路和工作原理

1．

编写一个读取加速度传感器输出信号的程序

2． 将X 、Y 、Z 三个轴的加速度值分别做简单的处理显示

1． 硬件部分

（1） 采集节点一个

（2）

J-Link 仿真器一个 （3） 显示终端一台 （4） 加速度传感器一个

2． 软件部分

Keil μVision4 开发环境，J-Link 驱动程序

1． 加速度传感器工作原理

电路中用到，加速度传感器电路、信号放大电路、单片机系统、状态显示系统构成。其基本工作原理：经过信号放大电路，加速度传感器电路将感受到X 、Y 、Z 三个轴加速度以数字形式输出至单片机系统, 由状态显示系统进行显示。

加速度传感器工作框图如图5-1：

图5-1 电路工作框图

2.加速度传感器的硬件电路图

电路中，加速度传感器电路如图5-2。

图5-2 加速度传感器原理图

3.工作模式:

mma7660主要有三种工作模式.(通过设置MODE寄存器)

1).Standby(待机)模式

此时只有I2C工作,接收主机来的指令. 该模式用来设置寄存器. 也就是

说, 要想改变mma7660的任何一个寄存器的值,必须先进入Standby模式. 设置完成后再进入Active或Auto-Sleep模式.

2).Active and Auto-Sleep (活动并且Auto-Sleep) 模式

mma7660的工作状态分两种, 一种是高频度采样, 一种是低频度采样. 为什么这样分呢, 为了节省功耗,但是在活动时又保持足够的灵敏度. 所以说mma7660的Active模式其实又分两种模式,一种是纯粹的Active模式, 即进了Active模式后一直保持高的采样频率,不变. 还有一种是Active & Auto-Sleep模式, 就是说系统激活后先进入高频率采样,经过一定时间后,如果没检测到有活动,它就进入低频率采样 ,所以就叫做Auto-Sleep, Sleep并不是真的Sleep , 只是说降低采样频率.

低频率采样模式又叫Auto-Wake摸式, 即自动唤醒模式.它不是睡眠模式, 它只是降低采样频率.

3). Auto-Wake (自动唤醒) 模式

Auto-Sleep后就进入低频率采样模式,这种模式就叫做Auto-Wake摸式, 即自动唤醒模式.它不是睡眠模式, 它只是降低采样频率.

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6 实验步骤

实验基本步骤如下：

1．启动Keil μVision4，新建一个项目工程Bank，添加常用组，并添加相应库函数；

2．在user文件中建立main.c,SystemInit.c,PublicFuc.c文件；

3．新建一个组sensor，在sensor中编写读取加速度传感器数值变化的代码；

4．编译链接工程，并生成hex 文件，所有文件如下图6-1所示：

图6-1 文件示意图

5．将加速度传感器接到传感器接口1；

图 6-2 加速度传感器

6．将J-Link仿真器、ZigBee路由器接入传感器采集节点,仿真器USB 接口连入PC 机，插好电源，并打开开发实验箱上的电源开关，如图6-3：

图6-3 硬件连接示意图

7． 将ZigBee 协调器接入智能网关，插好电源，并打开电源启动智能网关系统，运

行传感器实验显示程序；

图6-4 传感器实验显示程序

电源开关

电源

传感器接口1

传感器接口2

传感器接口3

J-LINK 接口

ZigBee_DEBUG

复位 节点按键 拨码开关 ZigBee 按键 红外发射

天线

指示灯

ZigBee 复位

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图6-5 智能网关连接示意图

8． 选择【Debug 】->【Start/Stop Debug Session 】,启动J-Link 进行仿真调试； 9． 选择【Debug 】->【run 】或者按快捷键“F5”,运行程序； 10． 验证：移动加速度传感器，观察显示屏上数值的变化；

11． 验证完毕后，退出J-Link 仿真界面，关闭Keil μVision4软件；关闭硬件电

源，整理桌面； 12． 实验完毕。

代码解释：

1． 寄存器配置 程序代码：

在文件Acceleration .h 中有如下定义： #define ACCELERATION_SCK_PORT GPIOA #define ACCELERATION_DATA_PORT GPIOA

#define ACCELERATION_SCK_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA #define ACCELERATION_DATA_CLK

RCC_APB2Periph_GPIOA

7 实验部分参考程序（完整程序见源程序文件） ZigBee 协调

电源接口