DIY三轴加速度传感器STEP 1：震动报警

chenzhufly

DIY三轴加速度传感器STEP 1：震动报警 [复制链接]

基于LPC1343与三轴加速度传感器

的震动报警装置

Author: chenzhufly

Email: chenzhufly@126.com

2010-05-18

系统硬件框图:





系统硬件主要有以下几部分组成：

LPC1343: 主控，协调各部分的工作；
SYS_LED: 指示系统正在工作；
BEEP:
给出报警声音；
SENSOR:
检测装置震动信息；
UART:
打印调试信息。

系统软件框图:







系统软件主要分以下几部分
1.
系统软件基于FreeRtos操作系统，分3个任务；(FreeRtos的移植我前面已经写过J)
2.
Task1主要完成闪灯功能，指示系统工作；
3.
Task2驱动加速度传感器，阈值判读，给出触发条件；
4.
Task3主要检测Task2给出的条件，驱动Beep，进行报警。


加速度传感器简介：

我这里使用的加速度传感器是ST公司出品的LIS3LV02DL，是一款三轴低压数字输出线性加速度传感器，它由一个感应单元和接口单元组成。感应单元由三个桥式电容以及放大、A/D采样测量电路组成，测量在X,Y,Z轴方向的加速度，接口单元提供I2C或者SPI接口，如下图所示：









LIS3LV02DL的主要特点：

LIS3LV02DL的管脚定义：











LIS3LV02DL的典型外围电路：






LIS3LV02DL的读写时序关系：





代码示例:
这里使用LPC1343的IO模拟LIS3LV02DL的spi时序，LPC1343的ssp接口我还没有掌握，只好把它绕过去了，哈哈……………………

1. 
   
2. //--------------传感器接口定义---------------
   
3. #define MOSI_H GPIOSetValue( 3, 2, 1 )   //使用的是接口P3.2
   
4. #define MOSI_L GPIOSetValue( 3, 2, 0 )
   
5. #define SCLK_H GPIOSetValue( 2, 11, 1 )  //使用的是接口P2.11
   
6. #define SCLK_L GPIOSetValue( 2, 11, 0 )   
   
7. #define SSEL_H GPIOSetValue( 0, 2, 1 )   //使用的是接口P0.2
   
8. #define SSEL_L GPIOSetValue( 0, 2, 0 )   
   
9. #define MISO_VALUE GPIOReadValue(0,8)    //使用的是接口P0.8
   
10. 
    
11. void delay(int i){
    
12.     while(i--);
    
13. }
    
14. 
    
15. char  spi_comm(unsigned char outgoing_byte)//模拟LIS3LV02DL时序
    
16. {
    
17.     char incoming_byte, x;
    
18.     SCLK_H; //Pull SPI clock high
    
19.     delay(100);
    
20.     for(x = 0 ; x < 8 ; x++)
    
21.     {
    
22.         SCLK_L; //Pull SPI clock low
    
23.         delay(100);
    
24.         if(outgoing_byte & 0x80)
    
25.         MOSI_H; //Pull SPI data out high
    
26.         else
    
27.         MOSI_L; //Pull SPI data out low
    
28.         outgoing_byte = outgoing_byte << 1;
    
29.         SCLK_H; //Pull SPI clock high
    
30.         delay(100);
    
31.         incoming_byte = incoming_byte << 1;
    
32.         incoming_byte = incoming_byte | MISO_VALUE; //获取加速度传感器的输入数据
    
33.     }  
    
34.     return(incoming_byte);
    
35. }
    
36. 
    
37. char read_register(unsigned char register_name)// 读LIS3LV02DL寄存器
    
38. {
    
39.     char in_byte;
    
40.     register_name |= 0x80; //Set D7 to 1 for read mode
    
41.     SSEL_L; //Select LIS
    
42.     in_byte = spi_comm(register_name); //SPI read 6-bit register from LIS
    
43. in_byte = spi_comm(0x00);
    
44.     SSEL_H;
    
45.     return(in_byte);
    
46. }
    
47. 
    
48. //Sends a write command to LIS
    
49. void write_register(unsigned char register_name, unsigned char register_value)//写LIS3LV02DL寄存器
    
50. {
    
51.     unsigned char in_byte;
    
52.     register_name &= 0x3f; //Clear D7 to 0 for write mode
    
53.     SSEL_L; //Select LIS
    
54.     in_byte = spi_comm(register_name); //SPI read 6-bit register from LIS
    
55.     in_byte = spi_comm(register_value);
    
56.     SSEL_H;
    
57. }
    
58. 
    
59. static void setupHardware(void) {//硬件初始化
    
60.       /* Config CLKOUT, mostly used for debugging. */
    
61.       CLKOUT_Setup( CLKOUTCLK_SRC_MAIN_CLK );
    
62.       LPC_IOCON->IO0_1 &= ~0x07;
    
63.       LPC_IOCON->IO0_1 |= 0x01;    /* CLK OUT */
    
64. 
    
65.       /* Enable AHB clock to the GPIO domain. */
    
66.       LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<6);
    
67. 
    
68.       /* Set port for LED to output */
    
69.       GPIOSetDir( SYS_LED_PORT, SYS_LED_BIT, 1 ); //配置系统LED
    
70.       GPIOSetDir( LED_PORT, LED_BIT, 1 );
    
71. 
    
72. //------------for sensor---------------
    
73.       GPIOSetDir( 3, 2, 1 ); //mosi  //配置LIS3LV02DL接口
    
74.       GPIOSetDir( 0, 8, 0 ); //miso
    
75.       GPIOSetDir( 2, 11, 1 ); //sclk
    
76.       GPIOSetDir( 0, 2, 1 ); //ssel
    
77. 
    
78.       UARTInit(9600);//初始化串口
    
79. 
    
80.    
    
81. sensor_data1 = read_register(0x0f);//读取期间ID，应该反馈3A
    
82.      UARTSendchar(sensor_data1); //从串口可以看到打印0x3A
    
83. 
    
84.      write_register(LIS3L_CTRL_REG1,0xD7);  //设置采样率，160khz，正常工作模式
    
85.      write_register(LIS3L_CTRL_REG2,0x44);  //读取完高字节后数据更新，确保数据传输正确，
    
86. 
    
87. }
    
88. 
    
89. void vUserTask1(void *pvParameters) {//闪灯任务
    
90.     while (1) {
    
91.        if (sys_led_state == LED_OFF) {
    
92.            GPIOSetValue( SYS_LED_PORT, SYS_LED_BIT, LED_ON );
    
93.            sys_led_state = LED_ON;
    
94.        } else {
    
95.            GPIOSetValue( SYS_LED_PORT, SYS_LED_BIT, LED_OFF );
    
96.            sys_led_state = LED_OFF;
    
97.        }
    
98.        vTaskDelay(10);
    
99.     }
    
100. }
     
101. void vUserTask2(void *pvParameters) {//加速度传感器监测任务
     
102.     while (1) {
     
103.            sensor_data1 = read_register(LIS3L_OUTZ_L);
     
104.            sensor_data1 = read_register(LIS3L_OUTX_H);
     
105.            UARTSendchar(sensor_data1); //打印X轴的高字节
     
106.            if(sensor_data1>0x00)        //判断是否报警，阈值可以根据实际调节
     
107.            iState = 1;
     
108.            vTaskDelay(10) ;
     
109.     }
     
110. }
     
111. 
     
112. void vUserTask3(void *pvParameters) {//Beep报警任务
     
113.     while (1) {
     
114.     if(iState == 1){
     
115.        GPIOSetValue( 2, 0, 0 );
     
116.        iState = 0;
     
117.     }
     
118.     else
     
119.        GPIOSetValue( 2, 0, 1 );
     
120.        vTaskDelay(10) ;
     
121.     }
     
122. }
     
123. int main(void) {
     
124.     setupHardware(); //初始化硬件系统
     
125. 
     
126. //建立3个任务
     
127.     xTaskCreate( vUserTask1, ( signed portCHAR * ) "Sys_led", USERTASK_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, NULL );
     
128.     xTaskCreate( vUserTask2, ( signed portCHAR * ) "Sensor", USERTASK_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, NULL );
     
129.     xTaskCreate( vUserTask3, ( signed portCHAR * ) "Beep", USERTASK_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, NULL );
     
130. 
     
131.     vTaskStartScheduler(); //开始任务调度
     
132.     return 1;
     
133. }
     

复制代码

让大家看看我最新的底板，手机拍的，好模糊，哈哈。。。。。。。。。。。







双面胶上贴的那个就是加速度传感器


再加一段视频，哈哈




参考资料：

新型MEMS三轴加速度计LIS3LV02DL原理与应用.pdf (1.32 MB, 下载次数: 318)

2010-5-18 23:41 上传

点击文件名下载附件

LIS3LV02DL.pdf (669.2 KB, 下载次数: 209)

2010-5-18 23:41 上传

点击文件名下载附件

我写的文档pdf版本

基于LPC1343与三轴加速度传感器震动报警装置 .pdf (243.59 KB, 下载次数: 237)

2010-5-18 23:41 上传

点击文件名下载附件

zhaojun_xf

好东西，这个得顶！！！！！！！！！！！！！！！！

lixiaohai8211

好 学习学习................

RF研究

加速度传感器是个好东西，原来主要是军用制导设备上的，现在逐步进入民用各个领域。如汽车导航，汽车防盗报警等领域。我觉得用于防盗报警，不一定要使用三轴的。我用单轴的实验效果就很好

soso

chenzhufly做了一个大致思路出来，用他自己的话说：算是个模型

大家可以在此基础上，多多提建议，多多发挥。

feman5012

好厉害啊

daicheng

汽车导航上用过三轴的，不过没有找到一个好的算法！

lovedata

楼主已经开始了啊！
只是用于防盗报警，是不必要用，我们做的汽车防盗器，用的只是反向应用了蜂鸣器，就实现了震动的检测

仙猫

　看了哈任务2的程序，是不是只检查了传感器1轴的输出，超过固定阈值就报警？ 而且从视频看也似乎是倾斜报警而不是震动？

chenzhufly

是只检测了一轴，可以同时检测3轴

我的桌子固定住了，拍一下动都不动，哈哈。。
我只好把它拿在手把玩把玩了

仙猫

　拍桌子不叫唤，是因为测的是“变化”而不是“变化率”，所以现在测的实际是倾角而不是震动。监视变化率需要将传感器的即时输出和它通过LPF的信号做差分比较，这样甩一下或拍桌子就能报警，而缓慢地改变置向甚至颠倒都不会报警，这才是真正意义上的“震动传感器”。

wuhq12345

好厉害啊

chenzhufly

仙猫说的很有道理！

检测变化和变化率是不同的两种方式

我这明显检测的是变化，可以改成检测变化率的，可能效果更好点

希望有更多像您这样有经验的加入讨论，我感觉这里面的算法还挺麻烦

我后面准备搞个手柄，目前还不太清楚如何把传感器信号和鼠标的信号映射起来

欢迎大家讨论

wuyongming

受教了……

gumuchixin

以前，搞过倾角传感器，用于汽车倾斜检测，感觉和你这个类似，关键在算法。

lovedata

鼠标的移动可以映射为加速度传感器的倾斜，点击的话还是用按键好些，要是在用上触摸那就更好了

ulan

楼主辛苦了1

木易873

赞一下

wangjazz

好好地学学楼主的经验。该器件用在导航上会更好地发挥器件的功能。

新兰

如何计算一个人在摔倒时的参数啊!我是才进入加速度传感器的学习，请求指点！谢谢！