【正文】 _nop_()。 _nop_()。}} } /*******************************/ BOOL WaitForEnable(void) { BOOL result。 void ADXL345_WritePage()。 //初始化 ADXL345 void WriteDataLCM(uchar dataW)。 //IIC 數(shù)據(jù)引腳定義 sbit LCM_RS=P2^6。令此時(shí)的加速度 ax_old,再讀取一個(gè)數(shù)據(jù)令它為 ax_new。 MCS 51 單片機(jī)有 5 個(gè)（ 8052 有 6 個(gè)）中斷源 , 為了使每個(gè)中斷源都能獨(dú)立地被允許或禁止 , 以便用戶能靈活使用 , CPU 內(nèi)部在每個(gè)中斷信號(hào)的通道中設(shè)置了一個(gè)中斷允許觸發(fā)器 , 它控制 CPU 能否響應(yīng)中斷。 當(dāng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器設(shè)置為定時(shí)方式時(shí)，計(jì)數(shù)器的加 1信號(hào)由振蕩器的 12 分頻信號(hào)產(chǎn)生，也就是每過一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加上 1，直到計(jì)數(shù)器達(dá)到最大值溢出。 圖 39 原理圖設(shè)計(jì) 前面主要介紹了各子模塊的作用以及工作原理，本節(jié)中主要給出了該模塊的原理圖，如 圖 310，圖 311 是對(duì)原理圖中引腳的補(bǔ)充說明。其引腳圖 如圖 35 所示。 三軸加速度傳感器 在三軸加速度傳感器的選擇上 ，選用的是 ADI 公司的 ADXL345 加速度傳感，ADXL345 的體積小 ， 尺寸大小為 3 mm 5 mm 1 mm，擁有極低的功耗，并且擁有高度 13 位的分辨率 ， 最高的 測量范圍 可以從 16g 到達(dá) +16g， 數(shù)字輸出 的格式為16 位 的二進(jìn)制補(bǔ)碼 ， 通信方式可以采用 SPI 或 I2C 串行通信，這樣就方便了與單片機(jī)外圍電路的設(shè)計(jì) 。 I2C 總線 SDA 數(shù)據(jù)線 SCL 時(shí)鐘線 圖 31 硬件構(gòu)架 如圖 31，加速度傳感器模塊和 8051 單片機(jī)之間采用 I2C 總線進(jìn)行通信，因?yàn)锳DXL345 采用的是 供電，而單片機(jī)系統(tǒng)采用的是 因此必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 xa ， ya ， za 是 采集到 的三個(gè)加速度 ()ax , ()ay , ()az 是各空 間方向的加速度 三軸位置傳感器模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8 則空間加速度為： ( ( ), ( ), ( ))a a x a y a z? (22) 在上式中： ( ) ( * * * ) *x x y y z za x a e a e a e i? ? ? (23) ( ) ( * * * ) *x x y y z za y a e a e a e j? ? ? (24) ( ) ( * * * ) *x x y y z za z a e a e a e k? ? ? (25) 于是速度和位移分別為式 (26)、 (27) ( ) ( )v t a t dt?? (26) ( ) ( )s t v t dt?? (27) 實(shí)際采集到的加速度是離散的點(diǎn)，因此需要做數(shù)值 積分， 但是思路卻是基于上邊的方法 。 加速度傳感器在人體方面的應(yīng)用也 越來越多 ，比如在人體跌倒方面的應(yīng)用，人體跌倒時(shí)，加速度的值會(huì)有很 大的變化，并且發(fā)生時(shí)間短，可以根據(jù)這些，檢測出人體是否發(fā)生跌倒，特別對(duì)于老人的監(jiān)護(hù)，這種應(yīng)用顯得尤為重要。 分辨 率 ： 分辨率是指傳感器能夠感知或檢測到的最小輸入信號(hào)增量。所以傳感器可定義為：能感受或響應(yīng)規(guī)定的被測量對(duì)象并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)輸出的器件或裝置。s daily life have a wide range of applications. Three axis acceleration transducer is a kind of acceleration sensor, it can measure three coordinate axis acceleration, so as to accurately reflect the state of motion object, determine the position of an object in space. The main content is to use three axis accelerometer with MCU design three shaft position sensor module based on the change of body position, and the realization of the module. The sensor is used ADI pany’s ADXL345, which is small and thin, and low power consumption, and has a plurality of functions. Using 8051 microcontroller as the main control chip, can the module easier, achieved the expected target. The focus of this topic, on the one hand on the space axis acceleration accurate acquisition, the second is to design a reasonable algorithm, calculate the change of human body motion position according to the acceleration information acquisition to. According to the scheme proposed in this paper, the design and implementation of the module, realtime acquisition to the acceleration information, and accurately calculate the position changes of the human body from the initial state, displayed correctly. Keywords:Three axis acceleration sensor。 本課題的重點(diǎn)，一方面是對(duì)空間上 各軸的加速度準(zhǔn)確的采集，其次是設(shè)計(jì)出合理的算法，根據(jù)采集到的加速度信息計(jì)算出人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下位置的變化。 三軸位置傳感器模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 2 1 緒 論 傳感器技術(shù) 什么是傳感器 傳感器 的英文翻譯為 Transducer 和 Sensor 。 三軸位置傳感器模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4 傳感器 靜 態(tài)特性 傳感器 靜 態(tài)特性 是 輸入信號(hào)不隨時(shí)間變化時(shí)，描述傳感器的輸入量與 輸出 量之間 關(guān)系 的函數(shù)， 而靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度，靈敏度，分辨率，遲滯，重 復(fù)性，漂移 。如果安裝了加速度傳感器，那么在機(jī)械工作的時(shí)候，它就可以計(jì)算出 振動(dòng)的頻率，以及幅值等參量，并且由系統(tǒng)予以統(tǒng)計(jì)，以至于可以早期查找出安全隱患。 這樣就確保了位移計(jì)算的準(zhǔn)確性 位置的計(jì)算 獲得位置信息，是最終的目的，因此對(duì)位置的 準(zhǔn)確計(jì)算 很重要。在下面的章節(jié)，會(huì)做出更詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 3． 在芯片上集成的 RAM 為 512B，而傳統(tǒng)的只有 128B。 RS 為寄存器的選擇操作腳，如果是低電平時(shí)它用的是指令寄存器，高電平的時(shí)候用 的是數(shù)據(jù)寄存器。如果未收到應(yīng)答信號(hào)，則判斷為是受控器件發(fā)生了故障 在時(shí)鐘信號(hào) SCL 為高期間，數(shù)據(jù)線 SDA 上的數(shù)據(jù)必須處于穩(wěn)定狀態(tài)，只有在 三軸位置傳感器模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 17 SCL 上的信號(hào)為低期間， SDA 上的電平狀態(tài)才允許變化。 圖 42 單片機(jī)的一個(gè)復(fù)位電路 所謂初始化 ,是單片機(jī)上電 ,或要做一件事之前的準(zhǔn)備工作 ,比如鍵盤掃描 ,先定義變量 ,定義哪些變量 .給變量賦什么初值 .選定哪些口輸出輸入等 . 一般的情況下是在上電的時(shí)候初始化，還有就是程序跑飛和出現(xiàn)異常時(shí)也要初始化，初始化的目的就是把所有用到的標(biāo)志位、變量回到你的初始值，以及引腳的分配，配置寄存器寫入需要 的值，像時(shí)鐘的選擇（內(nèi)部、外部）一般在上電時(shí)就做好 ，以后不是特殊需要是不改動(dòng)的，引腳功能的分配也是一上來就設(shè)置好。 工作方式 2 和工作方式 3，都是 8 位的定時(shí) /計(jì)數(shù)方式，因此，最多可以計(jì)到 2的 8 次方，也說是 256 次。 因?yàn)榭赡軙?huì)有正負(fù)的變化，計(jì)算角度時(shí)，經(jīng)過反正切運(yùn)算之后，它的取值范圍是 90 度到 90 度，因此即使是負(fù)角，它的余弦值也是正值，所以這里的加速度信息，不能讓它進(jìn)行絕對(duì)值處理，否則就會(huì)一直的累加，造成錯(cuò)誤。 它的流程圖為： 圖 412 1602 驅(qū)動(dòng)流程圖 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)前面的算法，在 keil軟件中編寫相關(guān)的代碼，下載在單片機(jī)中后，整個(gè)模塊的運(yùn)作結(jié)果如圖 41 414 所示： 開始 Lcd 初始化 延時(shí) 設(shè)置第一行位置 顯示第一行內(nèi)容 設(shè)置第 二 行位置 設(shè)置第 二 行 內(nèi)容 三軸位置傳感器模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 28 圖 413 平臺(tái)初始位置的讀數(shù) 圖 414 平臺(tái)位置發(fā)生 變化的讀數(shù) 圖 413 是 平臺(tái)初始位置的讀數(shù)，很明顯初始位置的讀數(shù)都為零，圖 414 為位置狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)候的讀數(shù) ，平臺(tái)位置發(fā)生變化時(shí)，它的讀數(shù)也發(fā)生了變化，因?yàn)樵撃K主要應(yīng)用于人體，所以此時(shí)在模塊變化時(shí)候還有一定的誤差，這是可以通過設(shè)定閾值改進(jìn)的。 void delay(unsigned int k)。 void ADXL345_SendByte(BYTE dat)。i++) { for(j=0。LCM_RW=0。 DataPort=dataW。 } /***********************************/ void InitLcd() { WriteCommandLCM(0x38)。 _nop_()。LCM_EN=1。 //取余運(yùn)算 qian=temp_data/1000+0x30 。 三軸位置傳感器模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 30 void conversion(uint temp_data)。 //LCD1602 命令端口 define SlaveAddress 0xA6 typedef unsigned char BYTE。并設(shè)一個(gè)標(biāo)志量 flag，它的初始值為 0，如果進(jìn)行了數(shù)據(jù)累加，那么令它的值為 1。 中斷允許控制寄存器 IE （ 0A8H） 圖 45 中斷允許控制寄存器 EX0：外部中斷 0 允許位 ET0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 中斷允許位 EX1：外部中斷 1 允許位 ET1：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 中斷允許位 ES ： 串行口中斷允許位 EA ：中斷總允許位 中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器 IP（ 0B8H） 圖 46 中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器 PX0：外部中斷 0 允許位 PT0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 中斷允許位 PX1：外部中斷 1 允許位 三軸位置傳感器模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 23 PT1：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 中斷允許位 PS ： 串行口中斷允許位 程序設(shè)計(jì) 在本節(jié)將 對(duì)加速度采集模塊，顯示模塊， 以及最終 的位置計(jì)算 進(jìn)行詳細(xì)的算法設(shè)計(jì) 。 TMOD 是 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 方式寄存器 用于控制 T0 和 T1 的操作模式，各位的定義模式如 圖 43。即使電路搭建了起來，它也是 不能夠工作的，還必須進(jìn)行詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)，下一章將詳細(xì)分析讓電路工作起來，并采集加速度信息，計(jì)算位置狀態(tài)信息的軟件設(shè)計(jì)。在被控制電路均并聯(lián)在這條總線上， 如圖 36 所示。 因?yàn)樗莒`敏，因此可以精確的 測量 出 不到 176。只有這樣才能夠采集到正確的加速度信息。因此可以先計(jì)算出夾角，然后各個(gè)坐標(biāo)軸單獨(dú)求加速度分量。很顯然，加