王澤

迅達（中國）電梯有限公司沈陽分公司 遼寧沈陽 110135

1 方案研究

方案一：考慮使用藍牙傳送數(shù)據(jù)的模式，并使用32單片機和51單片機。其 中，32單片機所完成的工作是獲取MPU6050的三軸加速度原始數(shù)據(jù)，然后通過 藍牙連接的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給51單片機。再通過串口通信的方式，將處理后的數(shù)據(jù)（此數(shù)據(jù)的單位是m/s2）在51單片機的顯示屏上顯示。但是在進行模塊測試過程中，發(fā)現(xiàn)購買的藍牙模塊并未正常工作。導(dǎo)致無法實現(xiàn)預(yù)期要求[1]。

因此，未采用此種方案。

方案二：鑒于方案一中發(fā)現(xiàn)的問題，放棄使用藍牙模塊，因此改用有線傳輸?shù)姆椒?，?2單片機中的數(shù)據(jù)傳送到51單片機中并進行顯示。此方案使用兩塊單片機，雖能很好的展現(xiàn)加速度的測量結(jié)果，但研究兩塊單片機板需要一定的時間，且系統(tǒng)體積較大，不符合儀器的微型化發(fā)展趨勢。

因此，此方案為保留預(yù)選方案。

方案三：直接使用51單片機，實現(xiàn)MPU6050數(shù)據(jù)的采集以及加速度的顯示。其中，51單片機使用IIC通信方式獲取MPU6050的三軸加速度數(shù)據(jù)，通過串口的方式將數(shù)據(jù)傳送至顯示屏進行顯示。此種方案思路清晰且較易實現(xiàn)，滿足儀器的小型化要求，并滿足精度和靈敏 度的要求。因此，最終選擇了方案三作為最后的實現(xiàn)方案。

2 元器件選擇

2.1 STC15F2K61S2單片機

該系統(tǒng)采用MCS-51系列單片機作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運算控制、 信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)。由于用了單片機，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來 方便、簡單并且單片機周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具 有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能的擴張和更改性。

圖1 mdm 最小系統(tǒng)板原理圖

2.2 MPU60X0（MPU6050）

MPU-6000（6050）為全球首例整合性6軸運動處理組件，相較于多組件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時間軸之差的問題，減少了大量的封裝空間。當(dāng)連接 到三軸磁強計時，MPU-60X0提供完整的9軸運動融合輸出到其主I2C或 SPI端口（SPI僅在MPU-6000上可用）。在此系統(tǒng)中，主要使用了其具有16位ADC和信號調(diào)理的三軸MEMS加速度傳感器、數(shù)字運動處理器（DMP）引擎、主I2C和SPI（僅MPU-6000）串行通信接口、時鐘SCL、傳感器數(shù)據(jù)寄存器SDA和FIFO等功能。

具有16位ADC和信號調(diào)理的三軸MEMS加速度傳感器。MPU60X0的3軸加速度計每個軸獨立分開檢測，每個軸上加速度產(chǎn)生的相應(yīng)的位移檢測和電容式傳感及檢測到的位移形成差異。MPU60X0的架構(gòu)降低了加速 度計的加工敏感性及漂移。當(dāng)該裝置放在平坦表面上時，它將測量0g的X、Y 軸和1g的Z軸。加速度計標(biāo)度的出產(chǎn)因數(shù)校正，標(biāo)稱值為獨立的電源電壓。每個傳感器都有一個專用的sigma-deltaADC，用于提供數(shù)字輸出，量程范圍可以實現(xiàn)±2g、±4g、±8g 或±16g 的數(shù)字輸出[2]。

加速度測量值寄存器存儲最近加速度計的測量值，加速度計根據(jù)采樣頻率（由寄存器25定義）寫入到寄存器中，該寄存器由2個寄存器集合組成：一個內(nèi)部寄存器集合和一個面向用戶的讀取寄存器集合。加速度計傳感器的內(nèi)部寄存器集合里的數(shù)據(jù)根據(jù)采樣頻率更新，與此同時，每當(dāng)串行接口處于閑置狀態(tài)時，面向用戶的讀取寄存器集合會復(fù)制內(nèi)部寄存器集合的數(shù)據(jù)值，這保證了突發(fā)讀取時傳感器寄存器可以讀到相同的采樣時刻的測量值。若沒有突發(fā)讀取，則用戶通過檢測數(shù)據(jù)就緒中斷（Data Ready interrupt）確保一組單字節(jié)的讀取在相應(yīng)的采樣時刻。每個16位加速度計測量值的滿量程定義在ACCEL_FS（寄存器28）。對于每個滿量程的設(shè)置，ACCEL_xOUT 里加速度計測量值的靈敏度最低分辨率（LSB）不同。

2.3 12864G-086-PC顯示屏

JLX12864G-086可以顯示128列＊64行點陣單色圖片，或顯示8個/行＊4行16＊16點陣的漢字，或顯示16個/行＊8行8＊8點陣的英文、數(shù)字、符號。結(jié)構(gòu)輕、 薄、帶背光。IC采用UC1701X，功能強大，穩(wěn)定性好。功耗低，10-100mW（不帶 背光10mW，帶背光不大于100mW）。采用4線SPI串行接口，方便簡單。工作溫度在-20℃～70℃，壽命為50000小時（工作溫度在25℃）。

2.4 CH452

CH452是數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制芯片。CH452內(nèi)置時鐘振蕩電路，可以動態(tài)驅(qū)動8位數(shù)碼管或者64只LED，具有BCD譯碼、閃爍、移位、段位尋址、光柱譯碼等功能；同時還可以進行64鍵的鍵盤掃描；CH452通過可以級聯(lián)的4線串行接口或者2線串行接口與單片機等交換數(shù)據(jù)；并且可以對單片機提供上電復(fù)位信號[3]。

3 結(jié)語

通過查閱資料，本研究選擇具有XYZ三方向的加速度傳感器芯片，設(shè)計了信號調(diào)理電路，將XYZ三方向的加速度轉(zhuǎn)變?yōu)?-5V電壓信號，并顯示出來。在現(xiàn)如今數(shù)字時代，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，將實際模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，對其進行分析研究，有利于工程的控制與分析，具有一定的實際意義。