沈阳化工基于MEMS加速度器计步器设计毕业设计答辩成绩90分以上
基于C8051F005单片机和MEMS加速度传感器ADXL311的倾角仪
万方数据 万方数据第１期朱丹等：基于嵌入式微处理器的不燃性材料性能测试系统４１将测得的温度值传递给上位机，实现了远程的温度显示与控制。
经过实验验证，该系统结构简单、测控精度高、稳定性好、抗干扰能力强，具有一定的实际应用价值。
参考文献：［１］张磊，陈景辉．符合材料的不燃性判定与其应用．消防科学与技术．２００２（３）：１２—１５．［２］曹光伟．基于变速积分ＰＩＤ的主蒸汽温度控制系统．热电技术，［３］姜文锐，卢泽生．基于变速积分模糊控制的微驱器建模与仿真．系统仿真学报，２００９，２１（６）：１５５３—１５５６．［４］邓荣．基于ＡＤ斗Ｃ８１２微控制器的啤酒发酵温度控制系统．仪表技术与传感器，２００９（２）：６７—６９．图６温度测试曲线［５］孙永春，丁玉慧．王小玉．基于ｉ，ＬＣＬｉｎｕｘ实时远程数据采集系统．５结束语信息技术ｔ２００６（４）：３５—３７・介绍了基于Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ微控制器的数字ＰＩＤ算法对温度进［６］邱华，花俊，谢自美・ｐＣＬｉｎｕ．ｘ下中断驱动的１／ｏ方式・单片机与行测控的方案，通过对ＰＩＤ算法中各控制参数的整定和采用分嵌入式系统应用，２００５（９）：２３—２ｉ罂黧㈣，除ｊ．系苎的孽燮翌氅罂Ｉ璺璧储骱：嚣戈黧篡譬醐：ｚｈｕｄ舫ａｎ７９＠向翟誉楠鲫燃的相对精确控制。
该测试系统不但有现场的温度液晶显示，还（上接第３７页）图４程序流程圈传感器ＡＤＸＬＬ３１ｌ可以快捷准确地测量角度。
实验时首先将倾角仪分别置于０。
、９０。
、１８０。
３个位置，而后进行定标，定标之后的倾角仪可以连续测量角度。
实验测量表明：在环境温度为２５℃时，该倾角仪在０。
一３６０。
范围内测量精度可以达到０．２０。
测量结果如表２所示。
表２倾角仪测量结果（。
）５结束语利用Ｃ８５１Ｆ００５单片机和ＭＥＭＳ加速度传感器ＡＤＸＬ３１１设计的倾角仪，经过信号处理电路和一定的软件补偿，使用方便、响应速度快、信号稳定。
实验表明：该倾角仪利用其定标方法，能有效地补偿由于安装等问题引起的误差。
基于3轴加速度计ADXL345的全功能计步器设计毕业设计
基于3轴加速度计ADXL345的全功能计步器设计毕业设计基于3轴加速度计ADXL345的全功能计步器设计摘要计步器是一种颇受欢迎的日常锻炼进度监控器，可以激励人们挑战自己，增强体质，帮助瘦身。
早期设计利用加重的机械开关检测步伐，并带有一个简单的计数器。
晃动这些装置时，可以听到有一个金属球来回滑动，或者一个摆锤左右摆动敲击挡块。
计步器功能可以根据计算人的运动情况来分析人体的健康状况。
而人的运动情况可以通过很多特性来进行分析。
比如人在运动时会产生加速度。
本文介绍了利用人运动时产生加速度变化来检测步数的计步器实现方案，利用具有体积小，功耗低，三轴高精度加速度传感器ADXL345，芯片内部即可把数据采集来的数据处理为数字数据，采集到加速度数据以后加以适当的算法就可以实现计步功能。
本文设计了一款基于加速度传感器ADXL345的计步器。
详细介绍了计步器的软件算法的实同时芯片中还集成了SPI和I²C接口，可以方便地将数据传输到主控芯片。
该系统设计简单，实现方便。
该芯片也可以扩展到其它需要测量加速度的应用场合，具有非常广阔的应用前景。
关键字：计步器加速度传感器ADXL345 低功耗基于3轴加速度计ADXL345的全功能计步器设计Based on three accelerometer ADXL345 company-wide functionalpedometer designAbstractPedometer is a popular daily exercise, can inspire people progress monitors challenge yourself, enhanced physique, help thin body. Early design of mechanical switch detection using aggravated with a simple steps, and the counter. When shaking these devices, can hear a metal ball slide back and forth, or a pendulum swings around percussion block pieces.Pedometer function can according to the calculated a people's movement situation to analyze a healthy condition of body. But the person's movements can pass a lot of properties for analysis. Such as people in motion produces acceleration. This paper describes the use of people move to detect changes generated when the acceleration of steps, utilization of implementation scheme pedometer, small size, low power consumption, high ADXL345 three axis acceleration sensor, chip can put the data acquisition to internal data processing for the digital data acquisition to acceleration data, after appropriate algorithm can achieve plan step function. This paper introduces the design of a paragraph of the pedometer ADXL345 based on acceleration sensor. Introduces the software algorithm real pedometer while the SPI has integrated chip I²C interface, and I can be conveniently data transmission to the main control chip. The system is simple in design, realization convenient. The chip can also extend to other need to measure the applications, the acceleration is very broad application prospect.KEY WORDS pedometer acceleration sensor ADXL345 low power consumption基于3轴加速度计ADXL345的全功能计步器设计毕业设计目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 绪论 (1)2 课题研究背景及意义 (2)2.1 光电计步器 (2)2.2基于射频技术的短跑训练计步器 (4)2.3 基于加速度传感器的计步器 (5)3 ADXL3XX系列产品简介及本次设计方案的提出 (6)3.1 ADXL335, ADXL345和ADXL346三轴加速度计的区别 (7)3.1.1 ADXL335的简介、特点及功能框图 (7)3.1.2 ADXL346的简介、特点及功能框图 (9)3.1.3 ADXL345的简介、特点及功能框图 (11)3.2 本次系统总体设计方案的提出 (14)3.2.1 ADXL345中断及寄存器功能分析 (13)3.2.2 系统总体设计方案 (15)4 系统硬件设计各模块电路 (17)4.1 传感器电路连接模块 (17)4.1.1 ADXL345的两种串行通信模式简介 (16)4.1.2 传感器模块连接 (18)4.2 微处理器模块 (21)4.3 EEPROM模块 (22)4.4 显示模块 (23)5 软件设计 (27)基于3轴加速度计ADXL345的全功能计步器设计5.1 软件总体设计 (27)5.2 算法的实现 (28)6 结论 (32)致谢 (33)参考文献 (36)附录1 加速度计步器ADXL345简介 (38)附录2 整机电路图 (41)附录3 源程序 (41)1 绪论随着社会的发展，人们的物质生活水平日渐提高，人们也越来越关注自己的健康。
基于MEMS航姿参考系统的角度估计算法研究
随着 时代 的 发展 ， 智 能 终端 的普 及 ， 人们 在 生活 和工作 中越 来越 多地应 用 到位置 服务 ， 而这
一
设计思路 和 算 法 ， 样 机 进 行 了 车 载 试 验 的 验 证＿ ２ Ｊ ． 空军 工 程 大 学 工 程 学 院 的黄 国 荣 等 人 提 出 了基 于 ＭＥ ＭＳ器 件 的军用 航姿 系统 的设 计 思
本 文根 据姿 态 与航 向参 考 系 统及 互 补 滤 波
大的市场需求 ， 如商场 内基于个人位置的精确营 销、 需要跟踪值班人员行动路线的巡更系统等 ， 目 前大部分智能手机都开始安装基于 ＭＥ ＭＳ的
惯性 器 件 ， 来提 供 个 人位 置 辅 助定 位 ， 但 要想 获 得相 对精确 的定 位 ， 准确 的姿态 信息是 非 常重要 的． 惯性 器 件包 括 轴 陀螺 仪 ， 加 速 度计 和磁 强计 等． 姿态 与航 向参考 系统是 基 于惯性 测量 器件 的
切的前提是定位， 最原始的定位装置主要依靠
的是 对 自然 界 信 息 的测 量 ， 再后 来 ， 人 类 在生 产
实践 中， 逐步掌握了运用惯性装置 （ 如陀螺仪 ）
进行 定 位 的技 术 ． Ｇ Ｐ Ｓ的 问世 是 定 位 行 业 里 程 碑 式 的事件 ， 在 大多数 环境 下能做 到全 天 时较高 精度 的定位 ， 但 在诸如 商场 、 室内、 隧道 等复 杂环
第 １期
王庆辉 ， 等： 基 于 ＭＥ ＭＳ航姿参考系统 的角度估计算法研 究
５ ５
数 据传 输 给上 位机 ． 该 系统 选 择 Ｓ Ｔ公 司 生 产 的 基于 Ａ Ｒ Ｍ Ｃ ｏ ｒ ｔ ｅ ｘ ． Ｍ３ 内 核 的 ３ ２ 位 处 理 器 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ Ｆ １ Ｏ ３ Ｒ Ｂ Ｔ ６作 为导航 处 理 器 ． 惯 性 传 感 器 的性 能 主 要 体 现 在 精 度 、 量 程 和稳 定 性 等 方 面． 该 系统 选 择 ＱＦ Ｎ２ ４封 装 的 ＭＰ Ｕ － ６ ０ ５ ０型 号 传感器 ， 它 整 合 了 三 轴 陀 螺 仪 和 三 轴 加 速 度 计 ］ ， 在 系统工 作 中 ， 主要 作 用 是 感 知 系 统水 平 方 向 的倾 斜 ， 并用 于修 正 陀螺 在俯 仰 和滚动 方 向
基于MEMS加速度器计步器设计毕业设计论文
沈阳化工大学本科毕业论文题目：基于MEMS加速度器计步器设计毕业设计（论文）任务书专业：电气工程及其自动化班级：0801班学生：XXXX毕业设计（论文）题目：基于MEMS加速度器计步器设计毕业设计（论文）内容：利用人跑步和行走时的三个坐标轴的加速度变化规律，判断人的步数，并根据步距和行走方位，推出人行走位置。
毕业设计（论文）专题部分：1.熟悉三轴加速度计的原理。
2通过三轴加速度计的各参数算法对三轴加速度计的计步器进行研究。
起止时间：2012年3月---2012年6月指导教师：签字年月日教研主任：签字年月日学院院长：签字年月日目录第一章引言 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外的研究现状 (1)1.3研究的目的和意义 (4)1.4论文结构 (4)第二章芯片简介 (5)2.1 三轴加速度计ADXL345的性能规格 (5)2.1.1三轴加速度计ADXL345的简介 (5)2.1.2三轴加速度计ADXL345的特点 (5)2.1.3三轴加速度计ADXL345的通信模式 (7)2.2 STM32F103系列芯片的性能规格 (11)2.2.1 STM32F103xx概述 (11)2.2.2 STM32F103xx功能和应用 (11)第三章系统硬件部分模块介绍 (14)3.1 传感器电路连接模块 (14)3.1.1传感器模块连接 (14)3.2 微处理器模块 (15)3.3 EEPROM模块 (16)3.4 显示模块 (17)第四章系统设计 (20)4.1系统硬件设计 (20)4.2 软件总体设计 (21)4.3 算法的实现 (22)第五章实验数据和结论 (28)5.1 实验数据 (28)5.2 结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录 (33)第一章引言1.1研究背景目前随着数字化时代的到来，越来越多的手持设备，例如手机、MP3和PMP等等，都要增加健康或者运动的功能。
计步器作为一种测量仪器，可以计算行走的步数和消耗的能量，就成为在这些手持设备上增加的功能之一。
基于MEMS加速度计的瞬态振动信号采集系统
１ 系 统 设 计 方 案
利 用 ＭＥ ＭＳ三 轴 数 字 加 速 度 计 进 行 瞬 态 振 动 信 号 采 集 ，不 仅 能 够 采 集 振 动 信 号 的 三 维 信 息 ，提 高 估 计 振
Ａ ｃ ｅｅｏｍ ｅ ｅ，ｗ ｈ ｃ ｆ ｕｓｄ ｏ ｈｅ ｐ ｏｂｅ ｓｔ ｒ ｃ ｔｏ ｌ ｃ ｌｒ ｔｒ ｉｈ ｏｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｌｍ ｈｅ ｔａ ｉ ｎａ ｏｎｅｅ ｉｔ ｔ ｔｃｒ ｕ ｔｄｅｉ ｎ ｃ ｐ ｅ ａ ｏ ｆ ｒｈ Ｔｈ ｓ ｘ ｓｓ ｈａ ｉｃ ｉ ｓｇ ｏｍ ｌｘ ｎｄ ｓ ｏ ｔ ｉ
．
ｔｐ ｆｓ ｓｅ ｙ ｅ ｏ ｔ ｍ，ｗｈ ｃ ｏ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ｘｓ ｄ ｇｔ ｌ Ｅ Ｓ ａ ｃ ｌｒ ｍｅ ｅ ，ＵＳ Ｓ Ｉ ｃ ｍ ｐ ｓ ｉ ｎ ｏ ｅ ｈ ｒ ｗａｅ ｙ ｉｈ ｃ ｎ ｉ ｓ ｆｔ ｅ —ａ ｉ ｉ ｉ ｓ ｈ ａ Ｍ Ｍ ｃ ｅｅ ｏ ｔ ｒ Ｂ２ Ｐ ｏ ｏ ｉ ｏ ｆｔ ａｄ ｒ ｔ ｈ
ｒ ｑ ｒ ｍ ｅ ｓ ｃ ｅ ｅｔ ｘ ｃｅ ｆｅ ｔ ｅ ｕｉｅ ｎｔ，ａ ｈｉｖ ｈｅｅ ｐｅ ｔ ｄ ｅ ｃ ． Ｋｅ ｙｗ ｏ ｄｓ Ｍ ＥＭ Ｓ ｄｇｉａ ｃ ｅｅ ｏ ｅｅｓ ｄａａａ ｑ ｓｔｏ ｔａ ｉｎｔ ｂｒｔｏｎ ｒ ： ｉ ｔ ａ ｃ ｌｒ ｍ ｔ ｒ； ｔ ｃ ｕｉｉ ｎ； ｒｎｓｅ ｌ ｉ ｖｉ ａｉ
ｐｌｔｏ ｍ ， Ｃ ＋＋６． ｓ ａ ｓ ｔ ａ ｅ ｄｅ ｌ ａｆｒ Ｖ ０ ａ ｏｆｗ ｒ ｖｅｏｐｍ ｅ ｌ ｔｏｒ ，ｃ ｍ ｐｌｔ ｓ ｔ ｅ —ｄｉ ｅｎ ｉ ａ ｅ ｌ ｉ ｅ ｖｉ ａ ｉ ｓｇ ｌ ｎｔｐ ａｆ ｍ ｏ ｅ ｅ ｈｒ ｅ ｍ ｓｏｎ ｌｒ ａ—ｔｍ ｂｒ ｔｏｎ ｉ ｎａ
Ｌ ｉ ， ａ ｇＢｏａ Ｘｕ ｎ ａ ， ｉ ｕ ｎ ｚ ｉ ａ Ｚｈ ｎ ｔｏ， ｅＤａ ｄｎ Ｌ ａ ｇｅ Ｊｎ Ｃｈ
沈阳化工大学 项目研究结题报告 (2)
列出已发表论文（出版专著）名称、期刊名称、刊号、出版时间（请将复印件附后）
二、目标责任完成情况
目标责任完成情况（列出专利、鉴定成果、获奖、以此为基础申请上级课题情况等）
课题研究存在的问题、解决办法及对校级科研基金管理的建议
三、对项目完成情况及成果的评价
课题负责人所在部门对项目完成情况及成果科学水平的评价：
沈阳化工学院校级科研基金
项目研究结题报告
项目名称：
（编号）
承担单位：
项目负责人：
结题时间：
填报日期：年月日
沈阳化工学院科研产业处
二号
项目分类
□博士基金□中青年基金□目标性招标项目
项目负责人
所在单位
资助金额
项目类别
基础研究应用基础应用研究
项目申请时间
项目结题时间
项目完成情况
二级院系部负责人：二级院系部（公章）
年月日
校基金委员会对项目成果水平及完成情况意见：
年月日
按期超前拖后
与目标责任相差几个月
人员
情况
总人数
高级职称人数
中级人数
其他
总工作
量（月）
高级职称人员
中级职
称人员
其他
人数
论文发表情况
录用待发表
篇
期刊发表
篇
学术会议发表篇
国外期刊
篇
核心期刊
篇
省级篇
其他篇
收录
情况
SCI
篇
EI
篇
ISTP
篇
参加学术会议
参加国际学术会议发表论文数量及收录论文集
参加国内学术会议发表论文数量及收录论文集
一种MEMS压力传感器测试分析
从 图 ３可 以看 出 ， 几 个 曲线 除零位 值不 同以外 ， 曲线 趋势 基本 相 同 ， 在Ｏ ＭＰ ａ ～１ ＭＰ ａ范 围内 曲线为 抛物 线 型 ，
压力 与输 出关 系非线 性 ， 样 品 的灵 敏度 很 低 。
从 图４和参数计算结果可见 ， 传感器样 品的输 出曲 线 线性 较好 ， 且具 有 较高 的灵 敏度 ， 较好 的非 线性 、 迟滞、 重 复性 、 热零 点漂 移 和热灵 敏 度漂移 性 能 。
计量与 澍试 技术 ２ ０ １ ７丰 第４ ４墓 第２期
芯 片封 装后 ， 测 试 时均 未充 硅 油 ， 也 未加 密 封 胶 。５个样 品输 出电压 随压 力变 化测 试结 果 如 图 ３所 示 。
名
一
号 ｜
一
名
出
丑
压力 （ ｋ Ｐ ａ ） 图４
，
压力（ ｋ Ｐ ａ ） 图３
基金项 目： ２ ０ １ ６年 “ 辽 宁 省 大 学 生 创 新 创 业训 练 计 划 ” 项目２ ０ １ ６ １ ０ １ ４ ９ ０ ３ ３ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６—１ ０—２ ５
密 封 时不够 严密 引起 的 ， 因此 ， 在 以后 的制 备 芯 片 时 ， 应
通过改进密封方法制备 了第二批样 品， 第二批样品
４ 结 论
第二批传感器样 品失效的可能原 因包括 ： 腔体漏气 、
器通用规范》 ， 其中压力测量点 ｍ ＞６ Ｉ ， 每个样品测量正行 程 和 反行 程次 数各 为 ｎ＝ ３ 。测 试 时用 ５ Ｖ稳压 源 为样 品 供 电， 主要 仪 器 包 括 ： Ｅ Ｓ Ｐ Ｅ Ｃ Ｓ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｈ Ａ Ｉ 型 超 低 温 调 温
惯性导航定位系统数据处理技术的研究
惯性导航定位系统数据处理技术的研究沈阳工业大学硕士学位论文姓名：李振申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：杨理践20070301沈阳工业大学硕士学位论文摘要惯性导航定位系统分为平台式惯导系统和捷联式惯导系统两种。
捷联式惯导系统是近年来惯性导航技术的一个发展方向。
由于捷联式惯导一系列的优点，捷联惯导系统取代平台式惯导系统，已成为新世纪惯性技术发展的一种大趋势。
在国外捷联式惯导系统在石油管道检测中早已经得到了成功的应用，但是在国内还是一片空白。
本论文以实际的工程为背景，主要讨论并研究了捷联式惯导系统在石油管道检测中的应用．提出适合于工程应用的捷联式惯导系统的设计，并着重点对捷联式惯导的算法实现进行了研究．本文首先介绍了惯性导航系统发展现状，详细阐明了惯性导航系统的两种划分—平台式惯导系统与捷联式惯导系统的基本工作原理，给出了捷联惯性导航系统的硬件实现。
主要是建立了捷联惯性导航系统的实现方案并且详细的介绍了系统的硬件组成部分，包括计算机、陀螺仪、加速度计、Ａ∞转换器的选择及陀螺仪和加速度计的设计；捷联惯导系统中加速度计和陀螺仪信号的预处理和数据采集的硬件电路。
然后阐明了捷联惯导系统的软件构成，并据此研究了捷联惯导系统的数据处理技术和姿态矩阵解算算法。
主要内容包括捷联惯导系统所用坐标系及其之间的关系；捷联惯导系统姿态矩阵的解算算法：详细分析了捷联惯导系统的数据处理技术，重点讨论了方向余弦法、四元数等两种经典的解算方法和计算周期的划分。
本文最后给出了软件的编写和实验结果。
实验结果证明了本论文提供的捷联惯导系统的设计方法在实际管道检测中是可行的，是有一定的应用价值的。
关键词：惯性器件，捷联惯导系统，数据采集，数据处理，姿态矩阵ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤａｔａＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｌｌＩｌｉｑｕｅｏｆＩｎｅｒｔｉａｌＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＳｙＳｔｅｍＮａｖｉｇａｔｉｏｎ锄ｄＡｂｓ仃ａｃｔｈｌｃｍａｌｐｌａｌｆ－ｏｍｌｉｎｅ币ａｌ瑚晒ｇａｔｉｏｎ毋ｒ蜘。
基于物联网的MEMS加速度计测试分析系统设计
基于物联网的MEMS加速度计测试分析系统设计高桦;丁锴铖;向凯【摘要】加速度计性能远距离测试及对测试数据同时进行自动保存和自动分析处理是经常遇到的工程问题.针对这一问题,提出了基于物联网的加速度计测试分析方法.应用物联网技术设计了加速度计数据远程自动采集系统,并实现了测试数据网络共享功能.应用线振动试验法实现了单轴MEMS加速度计的性能自动测试,应用多项式拟合方法建立了加速度计的二阶误差修正模型.应用虚拟仪器软件和工程数据库技术设计了网络环境下的测试系统软件,并实现了对实验数据的自动储存、显示、查询、删除、实验报表打印与自动分析处理功能.实验结果表明测试系统实现了远程加速度计性能测试及实验数据自动保存和自动分析功能.【期刊名称】《中国惯性技术学报》【年(卷),期】2014(022)006【总页数】5页(P834-838)【关键词】物联网;加速度计测试;振动台;虚拟仪器;工程数据库;自动分析【作者】高桦;丁锴铖;向凯【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TB934;TH824+.4在航空航天工程中加速度计远程测试是经常遇到的工程实际问题。
目前，加速度计测试还没有实现远程实时测试，实验数据不能同时自动保存和自动分析处理，不能实现网络环境下的数据共享等技术问题。
随着物联网技术的发展，加速度计传感器网络化测试及自动分析技术是未来该项测试技术的发展方向[1-3]。
国内外对加速度计测试技术进行了深入的研究。
文献[4]提出了一种改进的D最优试验设计方法，有效提高了加速度计离心试验辨识精度。
文献[5]利用工程数据库技术实现了加速度计振动校准测试数据管理，提高了测试数据的分析处理质量。
文献[6]论述了物联网的关键技术及其应用模式。
物联网技术在工业控制领域已有广泛的应用，文献[7]阐述了一种面向钢铁连铸设备维护维修的工业物联网框架。
基于MEMS陀螺仪和加速度计的自适应姿态测量算法
基于MEMS陀螺仪和加速度计的自适应姿态测量算法
盛娟红;张志安;邢炳楠
【期刊名称】《测试技术学报》
【年(卷),期】2018(032)004
【摘要】针对 MEMS陀螺仪以及加速度计传感器单独测姿时,传感器数据中存在复杂噪声和测量误差导致测量得不到最优姿态角的问题,设计了一种基于 MEMS陀螺仪和加速度计的自适应姿态测量算法.算法采用扩展卡尔曼滤波方法实现数据融合,并且在利用 Allan方差估计 MEMS陀螺动态噪声的同时,加入了遗忘因子和限定记忆的算法思想,从而实时地跟踪数据的量测噪声,实时修正角度估计误差,有效地提高了姿态测量系统的精度.实验结果表明,二者组合定姿可实现高精度的姿态测量,验证了算法良好的动态噪声抑制能力,提高了系统对环境变化的适应性.
【总页数】8页(P277-284)
【作者】盛娟红;张志安;邢炳楠
【作者单位】南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094【正文语种】中文
【中图分类】V241.5
【相关文献】
1.应用MEMS陀螺仪和加速度计的汽车运动姿态测量 [J], 曹景伟;朱宝全
2.基于MEMS陀螺仪和加速度计的动态倾角传感器 [J], 张杰
3.基于陀螺仪和加速度计的帆船运动姿态测量 [J], 苏菲;尚德重;汪建波;刘小马;朱谦;
4.基于陀螺仪和加速度计的帆船运动姿态测量 [J], 苏菲;尚德重;汪建波;刘小马;朱谦
5.应用MEMS陀螺仪和加速度计的汽车运动姿态测量 [J], 曹景伟;朱宝全;
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分类号：TP29 编号：BY 15 5279 11/12/2 科14-0801沈阳化工大学本科毕业论文题目：基于MEMS加速度器计步器设计院系： XXXXXXXX专业：电气工程及其自动化班级： XXXXXXXXXXX学生姓名： XXXXXX指导教师： XXXXXX论文提交日期： 2012年 6 月 15 日论文答辩日期： 2012年 6 月 18 日毕业设计（论文）任务书专业：电气工程及其自动化班级：0801班学生：XXXX毕业设计（论文）题目：基于MEMS加速度器计步器设计毕业设计（论文）内容：利用人跑步和行走时的三个坐标轴的加速度变化规律，判断人的步数，并根据步距和行走方位，推出人行走位置。
毕业设计（论文）专题部分：1.熟悉三轴加速度计的原理。
2通过三轴加速度计的各参数算法对三轴加速度计的计步器进行研究。
起止时间：2012年3月---2012年6月指导教师：签字年月日教研主任：签字年月日学院院长：签字年月日目录第一章引言 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外的研究现状 (1)1.3研究的目的和意义 (4)1.4论文结构 (4)第二章芯片简介 (1)2.1 三轴加速度计ADXL345的性能规格 (1)2.1.1三轴加速度计ADXL345的简介 (1)2.1.2三轴加速度计ADXL345的特点 (1)2.1.3三轴加速度计ADXL345的通信模式 (3)2.2 STC89C52系列芯片的性能规格........... 错误！未定义书签。
2.2.1 STC89C52概述..................... 错误！未定义书签。
2.2.2 stc89c52的特点和结构.................. 错误！未定义书签。
第三章系统硬件部分模块介绍 (14)3.1 传感器电路连接模块 (14)3.1.1传感器模块连接 (14)3.2 微处理器模块 (15)3.4 显示模块 (15)第四章系统设计 (20)4.1系统硬件设计 (20)4.2 软件总体设计 (20)4.3 算法的实现 (22)第五章实验数据和结论 (28)5.1 实验数据 (28)5.2 结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录........................................ 错误！未定义书签。
第一章引言1.1研究背景目前随着数字化时代的到来，越来越多的手持设备，例如手机、MP3和PMP等等，都要增加健康或者运动的功能。
计步器作为一种测量仪器，可以计算行走的步数和消耗的能量，就成为在这些手持设备上增加的功能之一。
计步器的构成有机械式和电子式两种。
机械式的计步器利用人体行走时的振动引起计步器内部簧片或者弹力小球的振动来产生电子脉冲，内部处理器通过判断电子脉冲的方法来达到计步的功能。
这种机械式方式的成本比较低，但是它的准确性和灵敏度很低。
1.2国内外的研究现状随着社会的发展，人们的物质生活水平日渐提高，人们也越来越关注自己的健康。
计步器作为一种测量仪器，可以计算行走的步数和消耗的能量，所以人们可以定量的制定运动方案来健身，并根据运行情况来分析人体的健康状况，因而越发流行。
手持式的电子计步器是适应市场需求的设计，使用起来简单方便。
早期设计利用加重的机械开关检测步伐，并带有一个简单的计数器。
晃动这些装置时，可以听到有一个金属球来回滑动，或者一个摆锤左右摆动敲击挡块。
电子计步器主要由振动传感器和电子计数器组成。
人在步行时重心都要有一点上下移动。
以腰部的上下位移最为明显，所以记步器挂在腰带上最为适宜。
所谓的振动传感器其实就是一个平衡锤在上下振动时平衡被破坏使一个触点能出现通/断动作，由电子计数器记录并显示就完成了主要功能，其他的热量消耗，路程换算均由电路完成。
计步器中一般采用一种加速度计来感受外界的震动。
常用的加速度计原理如下：在一段塑料管中密封着一小块磁铁，管外缠绕着线圈，当塑料管运动时，磁铁由于惯性在管中反向运动，切割线圈，由于电磁感应，线圈中产生电流，人体运动时，上下起伏的加速度近似为正弦过程，线圈的输出电流也是正弦波，测量正弦波的频率就可以得出运动的步数，再计算的出速度，距离，和消耗卡路里[1]。
随着手机功能的逐渐增多，在手机上实现一些与健康有关的功能也已成为一种热点，例如计步器功能可以根据计算人的运动情况来分析人体的健康状况。
比如人在运动时会产生加速度，因此采集到加速度数据以后加以适当的算法就可以实现计步功能。
这是一款基于加速度传感器ADXL345的计步器。
该计步器系统上还具有USB接口，可与PC机进行高速数据传输。
本文介绍了利用人运动时产生的加速度变化来检测步数的计步器实现方案，利用具有体积小，功耗低，三轴高精度加速度传感器ADXL345，芯片内部即可把数据采集来的数据处理为数字数据，同时芯片中还集成了SPI和I²C接口，可以方便地将数据传输到毛控芯片。
该系统设计设计简单，实现方便。
该芯片也可以扩展到其它需要测量加速度的应用场合，具有广阔的应用场景。
其中ADXL345是一款超低功耗小巧纤薄的3轴加速计，可以对高达±16g的加速度进行高分辨率（13位）测量。
数字输出数据为16位二进制补码的形式，可通过SPI（3线或4线）或者I²C数字接口访问。
ADXL345非常适合移动设备应用。
它可以在倾斜感测应用中测量静态重力加速度，还可以从运动或者振动中生成动态加速度。
它的高分辨率（4mg/LSB）能够分辨仅为0.25°的倾角变化。
它提供一系列特殊的感测功能。
动态和静态感测功能可以检测有无运动发生，以及在任何轴上的加速度是否超过用户设置的水平。
点击感测功能可以检测单击和双击动作。
自由落体感测功能可以检测该设备是否正在掉落。
这些功能可以映射到中断信号输出的引脚上。
一个集成的32级FIFO可用于储存数据，从而最小化对主处理器的影响。
ADXL345的特点如下[2]：（1）超低功耗：Vs = 2.5V时（典型值），测量模式下低至23uA，待机模式下为0.1uA。
（2）功耗随带宽自动按比例变化。
（3）用户可选的分辨率：10位固定分辨率；全分辨率，分辨率随g范围而提高，±16g时高达13位（在所有范围内保持4mg/LSB的比例系数）。
（4）正在申请专利的嵌入式存储器管理系统采用FIFO技术，可将主机处理负荷降至最低。
（5）单振/双振检测。
（6）活动/非活动监控。
（7）自由落体检测。
（8）电源电压范围：2.0V至3.6V。
（9）I/O电压范围：1.7V至Vs。
（10）SPI（3线和4线）和I²C数字接口。
（11）灵活的中断模式，可映射到任一中断引脚。
（12）抗冲击能力：10000g。
（13）无铅/符合RoHS标准。
（14）小而薄：3mm×5mm×1mm，LGA封装。
低功耗模式使具有阈值感测和运动加速度测量功能的ADXL345智能功率管理的功耗极低。
ADXL345采用14引脚塑料封装，具有3mm × 5mm × 1mm的小巧纤薄的外形尺寸。
方向感应器的实现靠的是iPhone的内置加速计[3]。
iPhone所采用的加速计是三轴加速计，分为X轴、Y轴和Z轴。
这三个轴所构成的立体空间足以侦测到你在iPhone上的各种动作。
在实际应用时通常是以这三个轴（或任意两个轴）所构成的角度来计算iPhone倾斜的角度，从而计算出重力加速度的值。
通过感知特定方向的惯性力总量，加速计可以测量出加速度和重力。
iPhone的三轴加速计意味着它能够检测到三维空间中的运动或重力引力。
因此，加速计不但可以指示握持电话的方式（或自动旋转功能），而且如果电话放在桌子上的话，还可以指示电话的正面朝上还是朝下。
该器件提供多种特殊检测功能。
活动和非活动检测功能通过比较任意轴上的加速度与用户设置的阈值来检测有无运动发生。
敲击检测功能可以检测任意方向的单振和双振动作。
自由落体检测功能可以检测器件是否正在掉落。
这些功能可以独立映射到两个中断输出引脚中的一个。
正在申请专利的集成式存储器管理系统采用一个32级先进先出（FIFO）缓冲器，可用于存储数据，从而将主机处理负荷降至最低，并降低整体系统功耗。
低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。
1.3研究的目的和意义如今，先进的计步器利用MEMS（微机电系统）惯性传感器和复杂的软件来精确检测真实的步伐。
MEMS惯性传感器可以更准确地检测步伐，误检率更低。
MEMS惯性传感器具有低成本、小尺寸和低功耗的特点，因此越来越多的便携式消费电子设备开始集成计步器功能，如音乐播放器和手机等。
为了达到准确性，在运动过程中，分析了3个不同方向的加速度数据：前向、纵向和侧向。
利用人运动时产生加速度变化来检测步数的计步器，在实测时计步器的精度达到96%，已经比较不错，能较好的实现计步功能。
而且体积小，工作电流只有1mA-1.5mA，低功耗，非常适合应用于手持式设备。
这种基于三轴加速度计的计步器在人们日常生活中可以简单方便的应用。
1.4论文结构本文共分为六章：第一章为引言部分，介绍了计步器设计的研究背景，给出了本文的研究内容、国内外的研究现状、目的和意义，提出了本文的设计指标。
第二章为芯片的概述，介绍了3轴加速度计ADXL345的特点及其功能，SPI接口，STC89C52单片机的特点及其功能等。
第三章介绍了系统硬件的简单模块，系统硬件模块主要包括传感器电路连接模块，微处理器模块，显示模块等。
第四章为系统的软件设计。
给出了软件的总体设计和计步器算法的实现。
第五章为实验数据和结论。
第二章芯片简介2.1 三轴加速度计ADXL345的性能规格2.1.1三轴加速度计ADXL345的简介ADXL345是一款超低功耗小巧纤薄的3轴加速计，可以对高达±16g的加速度进行高分辨率（13位）测量。
数字输出数据为16位二进制补码的形式，可通过SPI（3线或4线）或者I²C数字接口访问。
ADXL345非常适合移动设备应用。
它可以在倾斜感测应用中测量静态重力加速度，还可以从运动或者振动中生成动态加速度。
它的高分辨率（4mg/LSB）能够分辨仅为0.25°的倾角变化。
它提供一系列特殊的感测功能。
动态和静态感测功能可以检测有无运动发生，以及在任何轴上的加速度是否超过用户设置的水平。
点击感测功能可以检测单击和双击动作。
自由落体感测功能可以检测该设备是否正在掉落。
这些功能可以映射到中断信号输出的引脚上。
一个集成的32级FIFO可用于储存数据，从而最小化对主处理器的影响。
2.1.2三轴加速度计ADXL345的特点（1）超低功耗：Vs = 2.5V时（典型值），测量模式下低至23uA，待机模式下为0.1uA。