三轴加速度传感器MMA7260
电赛论文最终.
帆板控制系统设计（F题）摘要：本系统以单片机STC12C5A48S2为控制核心及数据处理核心,采用加速度传感器MMA7260作为角度检测的核心器件,设计并制作了一个帆板控制系统。
以L293构成电机的电路，通过对风扇转角的控制，调节风力的大小，改变帆板的转角θ。
可以通过键盘设置帆板转角0～60o，并在LCD上实时显示θ。
使用了PID算法，使系统能快速达到稳定。
由于采用了低功耗单片机，并且使用了一些高性价比、低功耗的器件去设计电路，因此本放大器具有成本低，功耗小，性价比高的优点。
关键词：控制系统；角速度传感器；单片机；PID；一、方案比较与选择题目分析：综合分析题目要求，转动帆板时，实现实时显示角度，且能够通过键盘控制风力，是本题的最大难点，也是设计的重点之一。
另一难点是使帆板转角达到60o。
要得到更好的性能指标，放大电路的零点漂移也是一个很难解决的问题。
此外，在整个电路的设计中，要考虑其成本。
1、数据处理和控制核心选择方案一：采用DSP最小系统板。
即由DSP来实现电机的控制、传感器信号采集和人机界面控制等功能。
方案二：采用单片机STC12C5A48S2最小系统板。
即由单片机STC12C5A48S2实现整个系统的统一控制和数据处理。
本系统不涉及大量的数据存储和复杂处理，虽然方案一控制更灵活更方便，但DSP的资源得不到充分利用，且系统规模大，成本高。
而单片机STC12C5A48S2是一种8位低功耗微、高性能处理器，具有丰富的片上外设和较强的运算能力，且可串口编程，使用十分方便，性价比高。
综上所述，故采用方案二。
2、角度传感器的比较与选择方案一：角度传感器KMZ41与信号调理芯片UZZ9001组成的角度采集模块。
KMZ41与信号调理芯片UZZ9001一起,能够对180°范围内的角度信号进行测量,并利用SPI方式提供11位的角度信号输出。
调试繁琐，且电路稳定性差。
方案二：采用MMA7260三轴加速度传感器。
飞思卡尔典型传感器的应用
2. 2 应用技术要领
芯片接入电路后, 将 输出 的电压 信号 通过 A / D 输 入 单片机, 读取 X 、 Y、 Z 三个 方向 的加速 度信息。 加速度 传 感器实际上不仅可以应用于加速度的检测, 通过处理 加速 度传感器给出的信号, 还可 以进一 步得 到速度、 里程等 信 息。理论上的依据是: 加速度、 速度、 里程之间的导数 与积 分关系, 但物理上要真正实现还需要考虑一些问题。 考虑到环境振动噪声等对信号输出的影响, 还要 进行 必要的软件滤波处理。在算法设计上体现为: 设定一 个信 号阈值, 对输出信号中低于阈值的数据舍弃不用。 另外, 由于 M M A7260Q T 信号输出永远是正电 压, 但 实际中, 加速度有正有负。因此要注意加入一个偏移 量作 为刻度的零点标定。同时还要注意安装时, 芯片的位 置与 角度不同会对零刻度选择造成影响。
表 1 引脚分配
引脚 名称 引脚 1 2 3 N/ C Vs GND Vout 5 6 7 8 名称 N/ C N/ C N/ C N/ C
1. 2 应用技术要领
压力传感器面临的 重 要问题之一是如何根据 环 图 3 推荐的去耦电容配置 境变化导致的零点漂移, 通 过校正 零点, 对 输出 值进行 修 正, 从而使得输出值在较长工作时间内都能保持足够 的正 确性和精确度。这种 对于零 点的 校正, 在 涉及 A / D 变 换 的应用中, 更是必不可少的。 零点漂移的原因是多方 面的, 大致可 以分 为: 设备 间 配合误差、 机械应力( 装配 应力) 、 温度变 化、 器 件老化 等。 通过! 自动对零∀ , 可以极大 程度上 减轻 这些因 素的影 响。 这里需要解释一下, 所谓! 自动对零∀与芯片出厂时所 做的 校准之间的区别与联系: 由 于使用 环境 的不可 预知性, 一 次性的出厂强制检验很难 保障芯片 在经过 长期 使用之 后 依然具有良好的性能, 这就体现出持续! 自动对零∀的 必然 性与优势。( 零点校正技术原理略 # # # 编者注) 如果! 自动对零∀ 只是在系统启动时进行一次, 则 当环 境温度变化范围较大时, 传感器所产生的零点漂移将 无法 克服。这在设计时需要特别考虑, 注意选择合适的时 间与 频率进行! 自动对零∀ 。
基于加速度传感器的速度及路程测量系统
Sk
h ( f ( xk ) 4 f ( x 1 ) f ( xk 1 )) k 6 2
Simpson 公式中每一个小微段用到三个点积分，所以我们积分时对每三个点进行积分从 而得到如下的公式
其中
h
是采样周期的二倍，
n
a 为采集到的加速度，n 为信息处理的周期。
n/ 2 n/ 2 h Vt Vk (a0 4 a2 k 2 a2 k 1 an ) 6 k 0 k 1 k 1
图1 2 系统的工作原理 MMA7260 是一种电容式的三轴加速度传感器，原理图如图 2 所示。MMA7260 可以通 过 g-select1 和 g-select2 两个端口选择不同的量程，在火车测速测距系统中只需选择最低档 位 1.5g 即可，也就是输出两个低电平到这两个端口。MMA 会输出一个 1.65v 的基准电压， 当加速度为正的时候输出的电压会大于基准电压，反之则输出电压小于基准电压。在选择 1.5g 量程档位是的测量精度是 800mv/g， 而一般要求列车最快是在一分钟加速达到 200km/h， 那么通过计算可以得到最大加速的大约是 0.095g，输出的电压是 75.592mv，其实这个电压 已经比较大了，而且加上基准电压后，输出的信号并不需要再经过放大电路了。 STM32 是一种 16 位的 ARM 处理器， 处理能力比一般的单片机强得多。 而且它的外围设 备也较 51 系列的单片机强。它自带了一个 12 位的 AD 转换，但是通过计算得出 12 位的 AD
图2
图3 系统软件流程图 软件系统采取的是卡尔曼滤波器对数据进行软件滤波，然后再利用辛普森公式进行积 分，软件流程图如图 4 所示。卡尔曼滤波器（Kalman Filter）是一个最优化自回归数据处理 算法（optimal recursive data processing algorithm） 。对于解决很大部分的问题，他是最优， 效率最高甚至是最有用的。他的广泛应用已经超过 30 年，包括机器人导航，控制，传感器 数据融合甚至在军事方面的雷达系统以及导弹追踪等等。近年来更被应用于计算机图像处 理，例如头脸识别，图像分割，图像边缘检测等等。 现设线性时变系统的离散状态防城和观测方程为： X(k) = F(k,k-1)· X(k-1)+T(k,k-1)· U(k-1) Y(k) = H(k)· X(k)+N(k) 3 其中 X(k)和 Y(k)分别是 k 时刻的状态矢量和观测矢量 F(k,k-1)为状态转移矩阵 U(k)为 k 时刻动态噪声 T(k,k-1)为系统控制矩阵 H(k)为 k 时刻观测矩阵 N(k)为 k 时刻观测噪声 则卡尔曼滤波的算法流程为： 预估计 X(k)^= F(k,k-1)· X(k-1) 计算预估计协方差矩阵 C(k)^=F(k,k-1)×C(k)×F(k,k-1)'+T(k,k-1)×Q(k)×T(k,k-1)' Q(k) = U(k)×U(k)' 计算卡尔曼增益矩阵 K(k) = C(k)^×H(k)'×[H(k)×C(k)^×H(k)'+R(k)]^(-1) R(k) = N(k)×N(k)' 更新估计 X(k)~=X(k)^+K(k)×[Y(k)-H(k)×X(k)^] 计算更新后估计协防差矩阵 C(k)~ = [I-K(k)×H(k)]×C(k)^×[I-K(k)×H(k)]'+K(k)×R(k)×K(k)' X(k+1) = X(k)~ C(k+1) = C(k)~ 重复以上步骤 在对加速度信号进行处理之后我们得到了一组可以积分的加速度信号。 为了获得比较 高的积分精度，我们采用了 Simpson 公式进积分 在每个小区间 xk , xk 1 使用 Simpson 公式
基于加速度传感器和单片机的毕业设计
生活中矛盾和事件所引起的心理反应，主要是情绪反应，所以心理调节和控制的最基本点，可以说是调节和控制情绪。其中，情绪的舒缓与疏导显得尤为重要。当人们承受着巨大的精神压力时，可以用合理的方式把这种压力表达释放出来。情绪的释放有多种方式，比如说找人谈话、培养乐观生活态度等。而通过玩具等辅助手段来释放情绪的方法也越来越引起人们的关注。这种方式不仅简单方便、易于操作，还具有很多趣味性。
加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力。加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。概括起来，加速度传感器可应用在控制，手柄振动和摇晃，仪器仪表，汽车制动启动检测，地震检测，报警系统，玩具，结构物、环境监视，工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析；鼠标，高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。
基于SPCE061A的“出气宝宝”系统设计，可以看作是一款智能玩具的开发。该系统具有调节心理、缓解情绪的作用，适应了当代心理问题比较突出的社会现实。这样的开发设计无疑拥有开阔的市场和广大的受用人群，会对调节人们的心理健康、改善人们的工作学习氛围、增进生活氛围的和睦、乃至促进社会和谐都有着重要的意义。
三轴加速度传感器
MMA7260三轴加速度传感器
低成本微型电容式加速度传感器采用了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术，并且提供4个量程可选，用户可在4个灵敏度中的选择。
该器件带有低通滤波并已做零g补偿。
本产品还提供休眠模式，因而是电池充电的手持设备产品的理想之选。
XYZ
• 可选灵敏度(1.5g/2g/4g/6g)
• 低功耗：500 μA
• 休眠模式：3 μA
• 低压运行：V - V
• 6mm x 6mm x 1.45 mm的无引线四方扁平(QFN) 封装；• 高灵敏度(800 mV/g @ 1.5g)
• 快速开启
• 低通滤波器具备内部信号调理
• 设计稳定、防震能力强
• 无铅焊接
• 环保封装
• 成本低
可用在机器人、智能车、自由落体探测、动作探测等场合，具有较高的灵敏度，能进行立体XYZ三轴向检测，使相应设备能智能响应位置、方位和移动的变化。
可用来做评估和研
发。
板子特点：可直接5V供电，兼容51等单片机，也可直接供电，和AVR单片机供用一组电源。
标准的接口间距，可直接插到万用板上。
1、提供1.5g、2g、4g、6g四档加速度量程，灵敏度分别为800、600、300、200mV/g。
板上带量程选择开关。
2 、DIP集成电路型封装,方便扩展。
3、加速度信号输出为模拟电压，用户仅需AD转换即可得到加速度信号!
尺寸：*毫米
三轴加速度传感器功能图解
标准的接口间距，可直接插到万用板上。
MMA7260QR2中文资料
MMA7260Q 2-2
Sensors Freescale Semiconductor
元器件交易网
Table 2. Operating Characteristics Unless otherwise noted: –20°C < TA < 85°C, 2.2 V < VDD < 3.6 V, Acceleration = 0g, Loaded output(1)
ZOUT
VSS
Figure 2. Simplified Accelerometer Functional Block Diagram
Table 1. Maximum Ratings (Maximum ratings are the limits to which the device can be exposed without causing permanent damage.)
alter the performance or cause failure of the chip. When handling the accelerometer, proper ESD precautions should be followed to avoid exposing the device to discharges which may be detrimental to its performance.
may operate as a linear device but is not guaranteed to be in calibration. 4. This value is measured with g-Select in 1.5g mode. 5. The device can measure both + and – acceleration. With no input acceleration the output is at midsupply. For positive acceleration the output
MMA7260Q三轴向高灵敏度加速度传感器
ＳＴ 设计与开发 Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
机等。 飞思卡尔能为您提供１．５ｇ￣２５０ｇ的一系列加速
传感器产品，使用在从高度敏感的地震监测到强劲 的碰撞检测等应用。
三星电子在上月发布的两款最新数字音频播放 器（ＹＨ－Ｊ７０ 和 ＹＰ－Ｔ８）中采用了这种传感器。三 星研发部门副总裁 Ｈｅｏｎｈｗａ Ｃｈｕｎｇ 说：“飞思卡 尔的设备帮助我们实现了目前其它多媒体播放器所 不具备的独特功能。ＹＨ－Ｊ７０ 采用这种传感器，实 现了通过倾斜和自由下落检测来滚动菜单的功能。 在 ＹＰ－Ｔ８ 闪存式多媒体播放器中，我们通过传感器 的 倾 斜 检 测 实 现 了 游 戏 功 能 。”
● 车 ／ 人导航 ● ＧＰＳ 导航推测 ● 黑匣子／时间记录器 ● 装运／处理监控器 ● 点击静音（Ｔａｐ ｔｏ ｍｕｔｅ） ● 声学 ● 设备平衡／监控 ● 轴承磨损监控 ● 地震监控 ● 智能电机维护
实现最佳效果的开发工具
ＭＭＡ７２６０Ｑ 的参照设计开发工具为您的不同设 计提供了所需的各种组件，帮助您把其它功能设计 到多种多样的应用中。除了使用 ＭＭＡ７２６９Ｑ 传感 器的加速器解决方案外，我们的参照设计工具包还 包括一个 Ｍ Ｃ Ｕ 、一个 Ｓ Ｃ Ｉ 接口、一个按钮、 ｐｉｅｚｏｈｏｒｎ和一个带有应用代码的串口连接及软件。
ＭＭＡ７２６０Ｑ 是一款单芯片设备，具有三轴向 检测功能，使便携式设备能够智能地响应位置、方 位和移动的变化。它的封装尺寸很小，只需较小的 板卡空０Ｑ 成为采用电池供电的电子产品的 理想之选，包括 Ｐ Ｄ Ａ 、手机、３ Ｄ 游戏和数码相
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ． ３０ Ｎｏ． ８ 71
典型应用
● 坠落检测 ● 坠落日志 ● ＨＤＤ 保护 ● ＭＰ３ 播放器 ● 便携电子产品 ● 用于担保的记录 ● 电子罗盘 ● 人类环境学工具 ● 游戏 ● 图像稳定性 ● 物理疗法 ● 文本滚动 ● ３维动态拨打 ● 计步器 ● 机器人技术 ● 虚拟现实输入设备 ● 防盗设备
基于MMA7260的新型汽车防盗报警系统
基于ＭＭＡ７２６０的新型汽车防盗报警系统李蒙１，李刚１，郑羽２（１．天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津３０００７２；２．天津工业大学信息与通信工程学院，天津３００１６０）摘要：针对目前汽车防盗报警系统存在的误报、不能检测静态倾角和接口电路复杂等不足，采用ＭＭＡ７２６０加速度传感器，结合ＧＳＭ通信、ＧＰＳ定位技术，设计并完成了一种新型的汽车防盗报警系统．实验结果表明，基于加权平均方法的系统软件执行效率高，可以准确地检测出包括整车拖运在内的盗窃信息，有效地避免了声波和车辆经过造成的误报，同时实现了车辆状态监控、跟踪定位和车载通信系统．关键词：汽车防盗报警；振动检测；倾角检测；加速度传感器中图分类号：ＴＰ２７１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０２４Ｘ（２００８）０４－００４９－０４ＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓｕｐｅｒｖｉｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＭＭＡ７２６０ｓｅｎｓｏｒＬＩＭｅｎｇ１，ＬＩＧａｎｇ１，ＺＨＥＮＧＹｕ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄＯｐｔｏ－ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｄｅｔｅｃｔｏｂｌｉｑｕｉｔｙ，ａｎｄａｖｏｉｄｍｉｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｐｅｒｐｌｅｘｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｉｒｃｕｉｔｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓｕｐｅｒｖｉｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ａｎｅｗｓｕｐｅｒｖｉｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＭＭＡ７２６０ｓｅｎｓｏｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈＧＳＭａｎｄＧＰＳｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｂａｓｅｄｏｎｗｅｉｇｈｔｅｄａｖｅｒａｇｅｇｏｅｓｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ，ｃａｎｄｅｔｅｃｔｔｈｅｔｈｅｆｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃａｒｈａｕｌｅｘａｃｔｌｙｗｉｔｈｏｕｔｍｉｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ａｔｓａｍｅｔｉｍｅ，ｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ，ｔｒａｃｉｎｇａｎｄｌｏｃａｔｉｎｇａｎｄｃａｒｐｈｏｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｒｅａｃｔｕａｌｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓｕｐｅｒｖｉｓｉｎｇ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｎｇ；ｏｂｌｉｑｕｉｔｙｍｅａｓｕｒｉｎｇ；ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ收稿日期：２００８－０３－０７基金项目：国家自然基金基金资助项目（６０１７４０３２）作者简介：李蒙（１９８２—），男，硕士研究生；李刚（１９５９—），男，博士，教授，导师．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｇａｎｇ５９＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ第２７卷第４期２００８年８月天津工业大学学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＩＡＮＪＩＮＰＯＬＹＴＥＣＨＮＩＣＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＶｏｌ．２７Ｎｏ．４Ａｕｇｕｓｔ２００８汽车已成为人们生活中不可缺少的一部分，但随着汽车数量增多，车辆被盗的数量也逐年上升，给社会带来极大的不安定因素，车辆被盗成为困扰每一位汽车用户的难题［１］．现代汽车的防盗系统通常采用对车体的冲击、振动监测的方式进行防盗预警，常用的器件多为磁效应传感器．虽然磁效应加速度传感器的敏感性能很好，但由于磁传感器存在装配、安装误差，其频率响应不稳定，会造成后续信号处理电路和微控制器接口电路比较复杂，致使系统报警的可靠性降低，误报率较高［２，３］．另外，拖车或整车搬运的方法也是目前窃贼盗窃汽车常用的手段，对付这种盗窃方式最有效的方法是对车体的倾斜角度进行监测，而磁效应传感器无法测量静态加速度，不能对车体的倾斜角度进行测量，也就无法对这种盗窃方式进行监测预警．总之，利用磁效应传感器不能很好地完成防盗监测的任务，需要一种更合理、更可靠的传感器件来替代［４，５］．针对以上问题，本文引入采用ＭＥＭＳ工艺制作的ＭＭＡ７２６０加速度传感器，同时结合ＧＳＭ通信、ＧＰＳ定位技术设计完成了一种新型的汽车防盗报警系统［６￣８］．１系统的硬件组成系统结构如图１所示．该系统硬件上以ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ８单片机为核心，辅以ＭＭＡ７２６０加速度模块、ＨＯＬＵＸＧＰＳ模块、ＴＣ３５ｉＧＳＭ通信模块等实现对汽车的实时监控．单片机利用内置的ＡＤＣ实时采集加速度模块的信息，当检测到加速度值异常时（车辆被盗），系统会启动警报，同时通过ＧＳＭ通信模块发送相应信息到车主的手机上．此时车主可以通过手机发送指令到ＧＳＭ通信模块上，打开天津工业大学学报第２７卷图１系统结构框图Ｆｉｇ．１Ｓｙｓｔｅｍｆｒａｍｅｗｏｒｋｄｉａｇｒａｍ车内的监听设备、读取车辆的位置信息、启动高倍声光报警、切断电路和油路，让盗贼无法启动车子，或者启动后自动熄火．在此基础上，增加一个紧急求救按钮，当车主在车内遇到抢劫或其他危险情况时，就可以发送信息到亲友的手机上，以便尽快向警方求助；同时外界也可以通过手机对车辆进行上述控制操作，以方便警方采取正确行动，尽早破案．电源部分平时拟采用车载蓄电池做主电源；一旦主电源被切断，即切换到内置电池供电，进入节能模式，有效工作可达数月以上．１．１ＭＭＡ７２６０加速度传感器ＭＭＡ７２６０是Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ公司设计生产的采用ＭＥＭＳ工艺制作的低价格、低功耗、单芯片集成三轴加速度传感器．２．２～３．６Ｖ单电源供电，工作电流小于５００μＡ（睡眠模式仅有３μＡ），可测量０～３５０Ｈｚ、±６ｇ范围内动态或静态加速度，±１．５ｇ量程时分辨率为８００ｍＶ／ｇ，以模拟电压信号形式输出，体积仅为６ｍｍ×６ｍｍ×１．４５ｍｍ；可对车体微小振动和整车倾斜角度同时进行监测．将其应用于汽车防盗系统不但扩大了系统的检测范围，而且简化了系统，提高了防盗系统报警的可靠性．ＭＭＡ７２６０内部模块结构如图２所示．ＭＭＡ７２６０是在单一芯片上集成３个相互独立、测量方向相互垂直的敏感元的测量模块，是由多晶硅微加工表面工艺制成的电容式加速度传感器，由硅片表面的弹性结构支撑起的质量块下面贴附电容的一个极板，电容的另一极板固定．当加速度引起质量块的相对位置变化时，电容值也发生变化，然后经过电容电压转化电路和放大滤波电路后输出与加速度成正比的电压信号．相对于传统的磁效应传感器，ＭＭＡ７２６０加速度传感器的硬件电路极其简单，仅需与ＡＤＣ之间增加阻容滤波电路，其与微处理器的接口电路如图３所示．需要说明，ＭＭＡ７２６０是三轴多量程加速度传感器，在振动检测中灵敏度更加重要，所以系统选用ＭＭＡ７２６０的最小量程（±１．５ｇ），此时加速度传感器具有最高的灵敏度（８００ｍＶ／ｇ）．声波振动对加速度值的直接影响极其微弱，引起误报的原因是由于传感器的谐振频率点过低，声波的干扰频率与谐振频率接近引起共振．采用ＱＦＮ封装的ＭＭＡ７２６０加速度传感器的谐振频率在１０ｋＨｚ左右，可有效避免声波谐振造成的误报．另外在加速度输出端与ＡＤＣ之间增加低通滤波电路，这样就可以滤除加速度传感器的高频响应和电路引入的其它高频干扰．由于后续软件处理还会对高频信号进行抑制，综合考虑了系统的成本、稳定性，选用一阶ＲＣ无源低通滤波器（截止频率为１００Ｈｚ，由１ｋΩ的金属膜电阻和１μＦ陶瓷电容构成）．１．２ＴＣ３５ｉＧＳＭ通信模块ＴＣ３５ｉ是Ｓｉｅｍｅｎｓ公司推出的新一代ＧＳＭ通信模块，其尺寸小巧，安装设计灵活，易于集成且功耗低．如图４所示，其主要由ＧＳＭ基带处理器、ＧＳＭ射频模块、供电模块（ＡＳＩＣ）、闪存、ＺＩＦ连接器、天线接口６部图２ＭＭＡ７２６０ＱＴ的内部模块结构Ｆｉｇ．２ＭＭＡ７２６０ＱＴｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍ图３ＭＭＡ７２６０与微处理器接口电路图Ｆｉｇ．３ＩｎｔｅｒｆａｃｅｃｉｒｃｕｉｔｂｅｔｗｅｅｎＭＭＡ７２６０ａｎｄＭＣＵ５０——第４期分组成．ＴＣ３５ｉ模块通过ＳＣＩ接口与单片机通信，支持文本和ＰＤＵ模式的短消息、第三组的二类传真、以及２．４ｋＨｚ、４．８ｋＨｚ、９．６ｋＨｚ的非透明模式．单片机通过ＡＴ命令集对其进行读、写等操作，这样就可以突破空间限制，将车辆信息通过ＧＳＭ网络传送至全球各地，同时接收用户手机的控制指令对车辆实施控制．２系统的软件组成系统主要包含４种工作状态：停车状态、行驶状态、被盗状态和被抢状态．如图５所示，单片机首先判别停车状态和行驶状态，这主要依靠密钥识别技术实现．密钥识别有很多种，系统采用了射频识别技术（ＲＦＩＤ，ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）．在停车模式下，单片机会依次检测振动信息、倾角信息、车门信息、点火信息、人员信息是否正常，系统将综合上述信息判断车辆状态．如果判断结论为车辆被盗，则系统进入被盗模式，发送被盗信息给车主，控制权交予车主；如果结论是车辆正常，则系统回到起始状态，再次循环．在行驶模式下，系统将不断检测求救按钮是否按下，如果求救按钮按下，车辆将进入被抢模式．系统会首先将信息发送到指定的手机号码上（例如车主朋友），然后控制权交给控制中心．控制权限包括查询车辆的位置、车内的人员信息，还可以启动高分贝声光报警，关闭发动机，关闭车窗，断油断电等操作．３盗窃信息的检测和干扰的滤除３．１振动、倾角信息的检测系统需要从加速度信息中提取出以下３种信息：撬锁时车体振动、车门打开时的加速度信号、车辆的倾角变化．它们的波形如图６所示．图６不同状态下的加速度信息Ｆｉｇ．６Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｔｅｓ图５系统软件流程图Ｆｉｇ．５Ｓｏｆｔｗａｒｅｆｌｏｗｃｈａｒｔｆｏｒｓｙｓｔｅｍ李蒙，等：基于ＭＭＡ７２６０的新型汽车防盗报警系统上电自检５１——天津工业大学学报第２７卷在正常情况下，如图中的平稳区所示，Ｘ、Ｙ、Ｚ３个方向的加速度基本不变（但是有轻微的扰动）．有人撬锁时，加速度值会出现一个减幅震荡的过程，震荡的周期很短，只有十几个毫秒．而在车门打开的过程中，加速度值会出现一个很大的变化，并且持续的时间较长，能达到上百个毫秒．经分析可以发现，撬锁振动和车门打开时的加速度值都与加速度变化的速度有关，更适合用差分来表示；倾角的变化只与加速度值变化的大小有关，而与变化的速度无关，可以直接用当前的加速度来表示．假设ＡＤＣ采样量化后的加速度值为ａ（ｉ），则差分后的加速度变化量为ｂ（ｉ）＝ａ（ｉ）－ａ（ｉ－１），当ｂ（ｉ）大于设定的阈值后系统就可以认为有偷盗行为发生．与振动检测不同，倾角的变化只与加速度的变化量有关．对于倾角的检测可以通过即时加速度值与平稳状态时加速度值做差得到，设初始加速度值为ａ（０），则当ａ（ｉ）－ａ（０）的绝对值大于设定值时即可认为倾角变化超标，启动报警．初始加速度值ａ（０）为停车模式启动时的加速度值，由于初始值不是一个固定的常量，这样就可以根据停车位置（比如斜坡处）设定不同的初始值．另外，初始加速度值ａ（０）和即时加速度值ａ（ｉ）也不是单次采样值，系统采用２０次采样平均加速度值，这样就可以有效地避免振动对倾角的干扰．３．２声音、周围车辆干扰等误报信息的滤除由图６可知，声波造成的振动多集中在高频段内（ｋＨｚ），周围车辆经过造成的振动多集中在低频段内（１０Ｈｚ以下），而撬锁、暴力打开车门等盗窃信息则介于二者之间（几十Ｈｚ）．本文选取适当的盗窃信息特征时间，而不是单纯依靠加速度峰值越界作为车辆被盗的依据．将若干相邻项的值加权平均，这样声波频率较高，几个周期的变化相互抵消，加权后的值很小；车辆经过造成的振动周期很长，短时间内的加权值也很小；而盗窃信息的加权值则较大，通过加权后的值比较就可以滤除声波干扰和附近车辆经过造成的振动．假设加速度差分处理后的值为ｂ（ｉ），系统采用５项加权平均，权系数为Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５，则加权平均处理后的值ｃ（ｉ）＝［Ｍ１ｘａ（ｉ－２）＋Ｍ２ｘａ（ｉ－１）＋Ｍ３ｘａ（ｉ）＋Ｍ４ｘａ（ｉ＋１）＋Ｍ５ｘａ（ｉ＋２）］／（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋Ｍ４＋Ｍ５），多次试验得到权系数为１、１、３、１、１时效果最好．４结束语实验表明，该防盗报警系统可以有效地检测出车体振动和车体倾角的变化，同时有效地抑制了声波、附近车辆经过等干扰．针对干扰信息和有用信息的频带分布不同，采用加权平均的处理方法可以大大减小微处理器的工作量，程序完全可以运行于普通的８位单片机下．与传统汽车防盗报警系统比较，新系统具有以下特点：（１）同时测量振动信息和倾角信息，并针对声音、车辆经过等产生的干扰信息进行有效的滤波处理．该系统不仅可以准确检测出包括整车拖运在内的盗窃信息，而且有效避免了声波和车辆经过造成的误报．（２）结合现代ＧＳＭ数字移动通信和ＧＰＳ全球定位技术，实现对车辆状态监控、调度、防盗报警、防劫报警、远程控制、跟踪定位、车载电话等功能．（３）系统通过ＣＡＮ总线接入整车电子系统，既可以共享车载电话、ＧＰＳ定位系统，大幅降低应用成本；又易于实现对车辆的控制，如检测到盗窃行为时可以执行断油、断电、关闭车窗等操作．参考文献：［１］张会娟，朱瑞祥，吴峰．汽车防盗装置的现状及展望［Ｊ］．公路与汽运，２００５，（６）：４－５．［２］朱华．现代汽车防盗系统［Ｊ］．公安交通科技窗，２００７，（４）：１１－１３．［３］黄河，刘银峰，李辉．汽车防盗系统研究［Ｊ］．微计算机应用，２００２，（１）：１４－１６．［４］金仁成，朱连柱，于耀东．加速度传感器在汽车防盗系统中的应用研究［Ｊ］．电子技术应用，２００６，（４）：９１－９３．［５］ＢＥＬＩＶＥＡＵＡ，ＳＰＥＮＣＥＲＧＴ，ＴＨＯＭＡＳＫＡ．ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＭＥＭＳｃａｐａｃｉｔｉｖｅａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｓ［Ｊ］．Ｄｅｓｉｇｎ＆ＴｅｓｔｏｆＣｏｍｐｕｔ－ｅｒｓ，１９９９，（１０）：２１－２２．［６］ＬＩＴＡＩ，ＣＩＯＣＩＢ，ＶＩＳＡＮＤＡ．ＡｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇＧＰＳａｎｄＧＳＭ／ＧＰＲＳｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，（６）：４２－４３．［７］ＧＯＧＯＩＢＰ，ＭＬＡＤＥＮＯＶＩＣＤ．ＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＭＥＭＳａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．ＩＥＣＯＮ０２ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＳｏｃｉｅｔｙ，２００２，（１１）：２６－２８．［８］徐东峰，刘波峰，唐圣学．射频识别芯片ＴＭＳ３７０５在汽车智能防盗报警装置中的应用［Ｊ］．国外电子元器件，２００４，（４）：４－７．５２——。
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MMA7260 三轴加速度传感器使用手册
一、MMA7260QT的简介
MMA7260QT低成本微型电容式加速度传感器,采用了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术，并且提供4个量程可选，用户可在4个灵敏度中的选择。
该器件带有低通滤波并已做零g补偿。
本产品还提供休眠模式，因而是电池充电的手持设备产品的理想之选。
二、特性：
(1) 可选灵敏度(1.5g/2g/4g/6g)
(2) 低功耗：500 μA
(3) 休眠模式： 3 μA
(4) 低压运行：2.2 V - 3.6 V
(5) 6mm x 6mm x 1.45 mm的无引线四方扁平 (QFN) 封装；
(6) 高灵敏度(800 mV/g @ 1.5g)
(7) 快速开启
(8) 低通滤波器具备内部信号调理
(9) 设计稳定、防震能力强
(10) 无铅焊接
(11) 环保封装
(12) 成本低
三、典型应用:
三轴加速度传感器是一种可以对物体运动过程中的加速度进行测量的电子设备，典型互动应用中的加速度传感器可以用来对物体的姿态或者运动方向进行检测，比 如其中WII和iPhone中的经典应用。
Nokia最新推出的手机N95利用内置的加速度传感器，让用户可以通过机身的摆动进行各种操作，包括主菜单操 作、图片浏览、切歌操作甚至进行游戏的控制等，非常全面，甚至超越了苹果 iPhone的动作感应功能的应用范畴。
基于Freescale公司MMA7260的这个三轴加速度传感器，对于普通的互动应用来讲应该是一个不错的选择， 可以用于摩托车和汽车防盗报警器，遥控航模，游戏手柄，跌倒探测，硬盘冲击保护，倾斜角度测量，电梯安全监控等需要测试加速度的地方。
四、MMA7260转接板引脚使用说明：
引脚号：符号：注解：
Pin-01 Z Z模拟输出；
Pin-02 Y Y模拟输出；
Pin-03 X X模拟输出；
Pin-04 G1 量程选择控制GS1(mma7260的pin1)；
Pin-05 G2 量程选择控制GS2(mma7260的pin2)；
Pin-06 5V 5V供电源的正极(只选其一,5v/3.3v)；
Pin-07 NC 悬空；
Pin-08 3V3 3.3V供电源的正极(只选其一,5v/3.3v)；
Pin-09 GND 供电源的负极；
Pin-010 SL 休眠模式控制(mma7260的pin12:sleep mode)；
电路板尺寸: 20mm * 13mm
五、MMA7260加速度传感器测量范围的档位选择。
重量选择引脚说明
G2选择 G1选择 G的量程选择范围 G的重量灵敏度
0 0 1.5g 800mV/g
0 1 2g 600mV/g
1 0 4g 300mV/g
1 1 6g 200mV/g
注解：0：表示低电平；1：表示高电平；
六、MMA7260传感器X、Y、Z这三个轴所对应的方向关系如下图所示：
七、MMA7260三轴加速度传感器在不同的状态下的输出电压:
八、部分程序
/*=============================================================================
//项目名称： MMA7260三轴传感器模块程序例程
//功能描述： LCD1602显示数据
//使用软件： AVR ICC
//使用芯片: ATMEGA8‐8PU(DIP28封装，双列直插封装)
//外部时钟: 8MHz
//开发人员： 新动力电子
//开发日期： 2010.04.10
=============================================================================*/
#include <iom8v.h>
#include <math.h>
#include <macros.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
#define BIT_CTRL_PORT PORTC
#define BIT_CTRL_DDR DDRC
//MMA7260控制端口
#define G1 (1<<PC3)
#define G1_H BIT_CTRL_PORT|=G1
#define G1_L BIT_CTRL_PORT&=~G1
#define G2 (1<<PC4)
#define G2_H BIT_CTRL_PORT|=G2
#define G2_L BIT_CTRL_PORT&=~G2
#define SL (1<<PC5)
#define SL_H BIT_CTRL_PORT|=SL
#define SL_L BIT_CTRL_PORT&=~SL
int xValue = 0;//得到x轴大小
int yValue = 0;//得到Y轴大小
int zValue = 0;//得到Z轴大小
int xv_dis = 0; // 显示x轴输出电压(单位10mV)
int yv_dis = 0; // 显示Y轴输出电压(单位10mV)
int zv_dis = 0; // 显示Y轴输出电压(单位10mV)
九、电路图
十、三轴加速度传感器实验
MMA7260实验1
MMA7260实验2。