基于加速度传感器的姿态检测及应用系统 - 图文

值，可以此来及时进行数据紧急备份。

加速度传感器可分为压电式加速度传感器、压阻式速度传感器、电容式速度传感器、伺服速度传感器。在电子设备上较为常用的两种型号分别为ADXL345和MMA7455。表1-1为此两种型号速度传感器的参数。

表1-1 ADXL345与MMA7455技术指标的对比

指标 是否有抗噪声 输出信号 电压范围 板载电源芯片 功耗 模块成本 尺寸 通信协议 有 16位数字/模拟 3.3V-5V RT9161 低（一次性电池长期供电） 12.50元 28(mm)×14(mm) SPI/IIC ADXL345 无 10位数字/模拟 3.3V-5V RT9161 一般 13.00元 24.9(mm)×12.7(mm) SPI MMA7455 由表1-1不难看出，ADXL在数据输出方面有更出色的能力。ADXL支持模拟和数字输出，在精度细分高的环境下，模拟输出通过16位AD转换可以得到1024个分级的数字信号，比直接的数字输出有更详细的数字信息。ADXL模块和MMA7455模块都支持SPI通信协议，而ADXL345更支持双线制的IIC通信协议，给主控机腾出更多的I/O接口，并可以为一些只有一个SPI模块驱动的单片机腾出更多的操作资源。

根据以上的资料，本设计主要针对ADXL345性能分析和技术应用。ADXL345用途相当广泛，小至单电源数据采集系统、仪器仪表，大至电池供电系统和医疗仪器，甚至在过程控制中也会应用到ADXL345。ADXL345有多种特殊的检测功能。可以根据活跃和非活跃的检测功能通过比较X、Y、Z任意方向的轴的加速度和用户的设置来检测设备之运动模式。图3-3为输出响应与重力方向的关系。

图3-3 输出响应与重力方向的关系图

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ADXL345加速度传感器可以通过IIC或者SPI的方式与单片机进行数据交互，简单来说就是通信。根据Datasheet的介绍，本设计可以采取SPI通信模式和IIC通信模式。图3-4为数据手册推荐的4线式SPI模式的连接图，图3-5为数据手册推荐的IIC模式下的连接模式。

图3-4 推荐的SPI电气连接

图3-5 推荐的IIC电气连接

ADXL345还提供两个中断引脚，INT1和INT2，均是输出引脚，是推挽低阻抗引脚。这两个中断引脚可以控制双击事件、加速度大于指定数值事件、加速度小于指定数值事件、产生新数据中断等多种中断事件。下表1-2为中断引脚输出规格。

表1-2 中断引脚输出规格

ADXL345是一款小而薄的超低功耗3轴加速度计，分辨率高(13位)，测量范围达±

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16g。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI(3线或4线)或I2C接口访问。ADXL345非常适合移动设备应用。它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。其高分辨率(3.9mg/LSB)，能够测量不到1.0°的倾斜角度变化。 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，从而将主机处理器负荷降至最低，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。 ADXL345采用3 mm × 5 mm × 1 mm，14引脚小型超薄塑料封装。功能框图如3-6所示。

● 超低功耗：VS = 2.5 V时（典型值），测量模式下低至23μA，待机模式下为0.1μA。 ● 功耗随带宽自动按比例变化

● 用户可选的分辨率：10位固定分辨率，全分辨率，分辨率随g范围提高而提高，±16g

时高达13位(在所有g范围内保持4 mg/LSB的比例系数)

● 正在申请专利的嵌入式存储器管理系统采用FIFO技术，可将主机处理器负荷降至最低。 ● 单振/双振检测 ● 活动/非活动监控 ● 自由落体检测

● 电源电压范围：2.0V至3.6 ● SPI（3线和4线）和IIC数字接口 ● 灵活的中断模式，可映射到任一中断引脚 ● 通过串行命令可选测量范围 ● 通过串行命令可选带宽 ● 宽温度范围（-40°C至+85℃） ● 抗冲击能力：10,000g

● 小而薄：3mm×5mm×1mm，LGA封装

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图3-6 ADXL345的内部结构

ADXL345的外形及引脚排列如图3-7所示,其中VDD和GND分别为电源正极和负极接入脚，SDA/SDI/SDIO、SDO/ALT ADDRESS、SCL/SCLK组成SPI或者IIC。

图3-7 ADXL345外形引脚图

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