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基于加速度传感器的地震检波器设计

单片机与嵌入式系统 宗赤?? 2011年03月14日 ?? 收藏0

  引言

  地震检波器是用于地质勘探和工程测量的专用传感器,是一种将地面振动转变为电信号的传感器,能把地震波引起的地面震动转换成电信号,经过模/数转换器转换成二进制数据、进行数据组织、存储、运算处理。

  加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备,典型应用在手机、笔记本电脑、步程计和运动检测等。本设计采用Freescale公司的MMA7455L来实现地震检波器测试仪的设计,其具有信号调理、温度补偿、自测,以及可配置到检测0g或脉冲检测快速运动等功能,产品具有功耗低、便于携带、精度高、速度快的特点。

  1 硬件电路设计

  地震检波器核心硬件部分为DSP控制器、加速度传感器、Flash存储器、键盘、液晶显示和串口外部接口等。部分电路图如图1~图3所示。

硬件电路设计

  MMA7455L的相关引脚信号说明如表1所列。

MMA7455L的相关引脚信号说明

  MMA7455L提供I2C和SPI数字接口,但MMA7455L应作从设备,当CS拉高时为I2C接口,当CS用作从选择时为SPI接口。在此设备中采用I2C接口,其从地址是0x1D,支持多字节读写。AVDD在2.4~3.6 V范围,典型值为2.8 V;DCC 10在1.71 V~AVDD之间,典型值为1.8 V。考虑到电路与外部接口情况,视CPU的I2C接口电平来选择DVDD_IO电压。若采用开关电源供电,需注意开关频率必须大于250 Hz,以防干扰芯片内部ASIC。

  MMA7455L的最大抽样率为250 Hz,其数据速率大于2.5 kbps即可;I2C上拉电阻在所获取的资料中没有相关计算公式,可采用经验值4.7 kHz,若需经过模拟开关或走线较长可适当减小。

  MMA7455L提供2个中断输出引脚,且INT1与DRDY共用,实际使用中需根据应用要求来确定INT1和INT2的输出。在上述典型电路图中,只采用了INT1。

  存储器部分采用了AMD公司的32 Mb Flash存储器AM29LV033C。

  系统控制处理器采用TMS320DM642,适用于大量数字信号处理运算并兼顾高实时性要求的场合,其强大的运算能力能满足系统实时数据运算和图形界面的显示。TMS320DM642为TI公司系列DSP,24WC256是256 Kb的I2C串行CMOS EEPROM。

  2 控制软件设计

  数据采集及处理程序流程如图4所示。其中初始化包括系统上电、I/O端口初始化、人机界面的初始化;加速度传感器需要零点校准和自检测以满足精度要求;系统调用检测任务后,外部中断打开,等待加速度传感器的中断上报及采样数据收集。

数据采集及处理程序流程

  MMAT455L驱动软件设计应注意IADDR0接到GND时其从地址为Ox1D,接到DVDD_10时其从地址为Ox1E;MMA7455L有3种工作模式(测量模式、水平检测模式、脉冲检测模式),在测量模式下DRDY引脚与INT1共用,数据读取就能将DRDY清除,但在其他2种模式下INT1和 INT2都需要通过写寄存器来清除。

  下面为加速器检测部分程序:

加速器检测部分程序

  结语

  通过使用嵌入式技术及现代数字信号处理技术,此系统可以实现以前台式检波器全部的功能,并且体积、重量、功耗都有明显优势。系统经过进一步优化和完善,将会成为地震检波的有效工具。


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加速度传感器? 地震检波器? MMA7455L?

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