基于ADXL345的井蓋傾角傳感器的電路設計

摘要：隨著無線通信技術、傳感器技術、信息采集和處理技術的飛速發(fā)展，無線傳感網(wǎng)絡能夠?qū)崟r地監(jiān)測、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。因此無線傳感網(wǎng)絡在國防軍事、國家安全、環(huán)境監(jiān)測、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、反恐救災等領域，本文對基于ADXL345加速度傳感器的無線節(jié)點進行了重點研究提出了基于的無線傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)方案。本方案可以實現(xiàn)節(jié)點方位檢測并對信號進行處理和傳送在無線定位。

關鍵詞：ADXL345;無線;傳送

井下安全不安全對于城市的發(fā)展有著重要的意義，通過無線技術來對井下的信息進行監(jiān)測會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實時監(jiān)測井蓋的位移信息，使終端在檢測到窨井蓋有傾角位移后，上傳報警信息給監(jiān)控平臺，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，分辨率高（13位），測量范圍達± 16g。數(shù)字輸出數(shù)據(jù)為16位二進制補碼格式，可通過SPI（3線或4線）或I2 C數(shù)字接口訪問。ADXL345非常適合移動設備應用。它可以在傾斜檢測應用中測量靜態(tài)重力加速度，還可以測量運動或沖擊導致的動態(tài)加速度。其高分辨率（3.9mg/LSB），能夠測量不到1.0°的傾斜角度變化。

如圖1所示，本設計選擇傾角傳感器 ADXL345 模塊，能夠?qū)崟r檢測相關的狀態(tài)信息。ADXL345 是一款小而薄的超低功耗 3 軸加速度計，分辨率高，測量范圍達±16g。數(shù)字輸出數(shù)據(jù)為16位二進制補碼格式，可通過 SPI（3線或4線） 或

I2C 數(shù)字接口訪問。ADXL345非常適合移動設備應用。

二、電路圖

該芯片在工作過程中具有極低的功耗，另外，ADXL345加速度計還具有較多的特性給系統(tǒng)節(jié)能提供了基礎，符合選擇芯片的一些基本原則，這也是該加速度計受到青睞的原因之一，除此之外，由于該芯片內(nèi)部包含一個深度多模式輸出 FIFO以及幾個運動檢測模式和內(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到很低的功耗，在該模式下當測量速率為6HZ 左右時功耗低至270n A。

綜上所述，ADXL345具有低功耗，而且工作壽命時間長，具有闕值可調(diào)的睡眠和喚醒工作模式，該芯片的功能強大，可以對井蓋的位移監(jiān)測起到實時動態(tài)的監(jiān)測功能，所以在此次設計中，采用了該芯片來對井蓋的位移進行監(jiān)測。

ADXL345芯片通過SPI和主控芯片連接，SCLK 為時鐘線，MOSI和MISO為輸入和輸出線，CS為從設備使能信號，由主設備控制，芯片內(nèi)部的INT1 和INT2 位外部中斷信號，通過和主控芯片的外部中斷引腳相連從而可以喚醒ADXL345進入測量狀態(tài)，芯片的引腳 1 與電源相連用來保證其正常的工作。加速度傳感器的工作原理：監(jiān)測終端靜止時該芯片處于休眠狀態(tài)，此時會不斷地檢測在固定時間內(nèi)的加速度值，如果檢測到加速度值大于設定的閾值，則會通過引腳 9 和11 給與主控芯片一個外部中斷信號，從而喚醒主控芯片測量模式，然后加速度芯片內(nèi)部會連續(xù)測量20次的加速度值并通過 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定好的閾值進行比較，如果大于設定好的閾值，則上傳報警信息，否則只進行主控芯片進入休眠狀態(tài)，加速度傳感器也進入休眠模式，等待下一次的喚醒。

三、原理

加速度傳感器的工作原理：監(jiān)測終端靜止時該芯片處于休眠狀態(tài)，此時會不斷地檢測在固定時間內(nèi)的加速度值，如果檢測到加速度值大于設定的閾值，則會通過引腳9 和11給與主控芯片一個外部中斷信號，從而喚醒主控芯片測量模式，然后加速度芯片內(nèi)部會連續(xù)測量20次的加速度值并通過 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定好的閾值進行比較，如果大于設定好的閾值，則上傳報警信息，否則只進行主控芯片進入休眠狀態(tài)，加速度傳感器也進入休眠模式，等待下一次的喚醒。

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作者簡介：

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

（遼寧建筑職業(yè)學院?遼寧?遼陽?111000）