基于ADXL345的井蓋傾角傳感器的電路設(shè)計(jì)

摘要：隨著無(wú)線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息采集和處理技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)測(cè)、感知、采集和處理各種環(huán)境的信息并傳送這些信息到需要的用戶處。因此無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)在國(guó)防軍事、國(guó)家安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、反恐救災(zāi)等領(lǐng)域，本文對(duì)基于ADXL345加速度傳感器的無(wú)線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了重點(diǎn)研究提出了基于的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。本方案可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)方位檢測(cè)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和傳送在無(wú)線定位。

關(guān)鍵詞：ADXL345;無(wú)線;傳送

井下安全不安全對(duì)于城市的發(fā)展有著重要的意義，通過(guò)無(wú)線技術(shù)來(lái)對(duì)井下的信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)會(huì)給人們減少不必要的麻煩。選擇合適的通訊模塊以保證通訊的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，為了防止窨井蓋的丟失，本系統(tǒng)采用三軸加速度傳感器ADXL345實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井蓋的位移信息，使終端在檢測(cè)到窨井蓋有傾角位移后，上傳報(bào)警信息給監(jiān)控平臺(tái)，從而最大限度的降低安全事故的發(fā)生。

一、ADXL345模塊介紹

ADXL345是一款小而薄的超低功耗3軸加速度計(jì)，分辨率高（13位），測(cè)量范圍達(dá)± 16g。數(shù)字輸出數(shù)據(jù)為16位二進(jìn)制補(bǔ)碼格式，可通過(guò)SPI（3線或4線）或I2 C數(shù)字接口訪問(wèn)。ADXL345非常適合移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用。它可以在傾斜檢測(cè)應(yīng)用中測(cè)量靜態(tài)重力加速度，還可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)或沖擊導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)加速度。其高分辨率（3.9mg/LSB），能夠測(cè)量不到1.0°的傾斜角度變化。

如圖1所示，本設(shè)計(jì)選擇傾角傳感器 ADXL345 模塊，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)相關(guān)的狀態(tài)信息。ADXL345 是一款小而薄的超低功耗 3 軸加速度計(jì)，分辨率高，測(cè)量范圍達(dá)±16g。數(shù)字輸出數(shù)據(jù)為16位二進(jìn)制補(bǔ)碼格式，可通過(guò) SPI（3線或4線） 或

I2C 數(shù)字接口訪問(wèn)。ADXL345非常適合移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用。

二、電路圖

該芯片在工作過(guò)程中具有極低的功耗，另外，ADXL345加速度計(jì)還具有較多的特性給系統(tǒng)節(jié)能提供了基礎(chǔ)，符合選擇芯片的一些基本原則，這也是該加速度計(jì)受到青睞的原因之一，除此之外，由于該芯片內(nèi)部包含一個(gè)深度多模式輸出 FIFO以及幾個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模式和內(nèi)置微功耗溫度傳感器，在這之中還包含了閾值可調(diào)的喚醒和睡眠工作模式，這使得其工作在這些模式下可以達(dá)到很低的功耗，在該模式下當(dāng)測(cè)量速率為6HZ 左右時(shí)功耗低至270n A。

綜上所述，ADXL345具有低功耗，而且工作壽命時(shí)間長(zhǎng)，具有闕值可調(diào)的睡眠和喚醒工作模式，該芯片的功能強(qiáng)大，可以對(duì)井蓋的位移監(jiān)測(cè)起到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)功能，所以在此次設(shè)計(jì)中，采用了該芯片來(lái)對(duì)井蓋的位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

ADXL345芯片通過(guò)SPI和主控芯片連接，SCLK 為時(shí)鐘線，MOSI和MISO為輸入和輸出線，CS為從設(shè)備使能信號(hào)，由主設(shè)備控制，芯片內(nèi)部的INT1 和INT2 位外部中斷信號(hào)，通過(guò)和主控芯片的外部中斷引腳相連從而可以喚醒ADXL345進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)，芯片的引腳 1 與電源相連用來(lái)保證其正常的工作。加速度傳感器的工作原理：監(jiān)測(cè)終端靜止時(shí)該芯片處于休眠狀態(tài)，此時(shí)會(huì)不斷地檢測(cè)在固定時(shí)間內(nèi)的加速度值，如果檢測(cè)到加速度值大于設(shè)定的閾值，則會(huì)通過(guò)引腳 9 和11 給與主控芯片一個(gè)外部中斷信號(hào)，從而喚醒主控芯片測(cè)量模式，然后加速度芯片內(nèi)部會(huì)連續(xù)測(cè)量20次的加速度值并通過(guò) SPI 通信接口將其發(fā)送到主控芯片內(nèi)部，主控芯片在內(nèi)部將算下的平均值與設(shè)定好的閾值進(jìn)行比較，如果大于設(shè)定好的閾值，則上傳報(bào)警信息，否則只進(jìn)行主控芯片進(jìn)入休眠狀態(tài)，加速度傳感器也進(jìn)入休眠模式，等待下一次的喚醒。

三、原理

加速度傳感器的工作原理：監(jiān)測(cè)終端靜止時(shí)該芯片處于休眠狀態(tài)，此時(shí)會(huì)不斷地檢測(cè)在固定時(shí)間內(nèi)的加速度值，如果檢測(cè)到加速度值大于設(shè)定的閾值，則會(huì)通過(guò)引腳9 和11給與主控芯片一個(gè)外部中斷信號(hào)，從而喚醒主控芯片測(cè)量模式，然后加速度芯片內(nèi)部會(huì)連續(xù)測(cè)量20次的加速度值并通過(guò) SPI 通信接口將其發(fā)送到主控芯片內(nèi)部，主控芯片在內(nèi)部將算下的平均值與設(shè)定好的閾值進(jìn)行比較，如果大于設(shè)定好的閾值，則上傳報(bào)警信息，否則只進(jìn)行主控芯片進(jìn)入休眠狀態(tài)，加速度傳感器也進(jìn)入休眠模式，等待下一次的喚醒。

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作者簡(jiǎn)介：

馬薪顯，男，1987年11月7日出生，碩士，遼寧省遼陽(yáng)市人，研究方向控制工程，遼寧建筑職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院講師。

（遼寧建筑職業(yè)學(xué)院?遼寧?遼陽(yáng)?111000）