無線加速度傳感器及其數據採集方法
2023-06-10 03:11:11 1
無線加速度傳感器及其數據採集方法
【專利摘要】本發明涉及一種無線加速度傳感器及其數據採集方法，所述無線加速度傳感器包括微處理器、加速度傳感器和無線收發器，微處理器內集成有信號接口模塊和電源管理模塊，加速度傳感器為數字式加速度傳感器，加速度傳感器和無線收發器內均集成有信號接口模塊及電源管腳模塊，加速度傳感器和無線收發器均由微處理器內的電源管理模塊供電，微處理器內的信號接口模塊分別與加速度傳感器和無線收發器內的信號接口模塊相連；所述數據採集方法包括微處理器、加速度傳感器和無線收發器的初始化步驟，用戶指令接收與判斷步驟，加速度數值採集與發送步驟。本發明無需設置專門的電源晶片，簡化了無線加速度傳感器的電路設計，同時也降低了功耗和成本。
【專利說明】無線加速度傳感器及其數據採集方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及加速度傳感器信號採集及傳輸【技術領域】，尤其涉及一種無線加速度傳感器及其數據採集方法。
【背景技術】
[0002]加速度傳感器是一種能夠測量加速度並將感受到的加速度轉換成輸出信號的電子設備，三軸加速度傳感器是加速度傳感器中的一種，用於採集空間矢量。如今，加速度傳感器被廣泛的應用於電子產品的自動控制、無線報警和安全監控等領域。現有的加速度傳感器一般由微處理器、模擬數字轉換器、加速度計、電源管理晶片以及其它一些外圍器件組成，整個電路設計的複雜度較高、各組成器件的尺寸較大，因此，由上述技術方案印製的電路板也普遍較大，成本相對較高。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是針對現有加速度傳感器存在電路設計複雜、電路體積龐大、高功耗和高成本的上述問題，提供了一種集成度高、低功耗和低成本的無線加速度傳感器。
[0004]為解決上述問題，本發明的一種技術方案是:
[0005]一種無線加速度傳感器，包括微處理器、加速度傳感器和無線收發器，所述微處理器內集成有信號接口模塊和電源管理模塊，所述加速度傳感器為數字式加速度傳感器，力口速度傳感器和無線收發器內均集成有信號接口模塊及電源管腳模塊，加速度傳感器和無線收發器均由微處理器內的電源管理模塊供電，微處理器內的信號接口模塊分別與加速度傳感器和無線收發器內的信號接口模塊相連；微處理器讀取無線收發器接收的採集指令，並控制加速度傳感器開始採集加速度數值，加速度傳感器將採集到的加速度值傳送到微處理器中，微處理器通過無線收發器將加速度值傳送出。
[0006]本發明的無線加速度傳感器採用微處理器內置的電源管理模塊給加速度傳感器和無線收發器供電，無需設置專門的電源晶片，採用數字式的加速度傳感器，使加速度傳感器輸出數位訊號，無需設置外圍的模擬數字轉換器，簡化了無線加速度傳感器的電路設計，提高了電路集成度，減小了印製電路板的尺寸，同時也降低了功耗和成本。
[0007]優選地，所述無線收發器工作在2.46！！2的131頻段。2.4(--的131頻段為全球免申請的無線通信頻段，採用2.46！！2的無線收發器，進一步降低了本發明的成本，降低了功耗。
[0008]優選地，所述微處理器內的電源管理模塊為低壓差線性穩壓器，低壓差線性穩壓器分別與加速度傳感器和無線收發器內的電源管腳模塊相連。低壓差線性穩壓器集成在微處理器的內部，低壓差線性穩壓器可以用於給其它器件供電，以提高本發明的集成度。
[0009]優選地，所述微處理器內的信號接口模塊包括12(:總線接口模塊和串行外設接口模塊，加速度傳感器內的信號接口模塊為12(:總線接口模塊，無線收發器內的信號接口模塊為串行外設接口模塊，微處理器內的12(:總線接口模塊與加速度傳感器內的12(:總線接口模塊相連，微處理器內的串行外設接口模塊與無線收發器內的串行外設接口模塊相連。
[0010]優選地，所述加速度傳感器採用三軸數字式加速度傳感器。
[0011]優選地，所述無線收發器內還集成有循環冗餘校驗模塊。循環冗餘校驗模塊的內置，可以簡化微處理器的軟體設計。
[0012]本發明的另一種技術方案是:
[0013]一種無線加速度傳感器的數據採集方法，所述數據採集方法基於所述的無線加速度傳感器，所述數據採集方法包括如下步驟:
[0014]初始化微處理器、加速度傳感器和無線收發器，設置無線收發器的發射功率，使能循環冗餘校驗並進入指令接收模式；
[0015]幻無線收發器實時接收用戶指令，微處理器實時讀取用戶指令，並判斷讀取的用戶指令是否為加速度數值採集指令，若是，則進入步驟山否則，進入步驟0 ；
[0016]0)微處理器判斷用戶指令是否為待機指令，若是，則微處理器進入待機狀態，否貝0，返回步驟6繼續獲取；
[0017](1)微處理器讀取加速度傳感器的加速度數值，並將加速度數值通過無線收發器發送到用戶端；
[0018]6)上述步驟完成後，返回步驟13繼續獲取。
[0019]本發明的無線加速度傳感器的數據採集方法在無線加速度傳感器上實現其加速度值的採集過程。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明無線加速度傳感器的電路原理框圖。
[0021]圖2是本發明無線加速度傳感器的數據採集方法的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例進一步詳細說明本發明，但本發明的保護範圍並不限於此。
[0023]參照圖1，本發明的無線加速度傳感器包括微處理器10、加速度傳感器19和無線收發器15，微處理器10分別與加速度傳感器19和無線收發器15相連，微處理器10為小封裝、低功耗的器件。微處理器10內集成有信號接口模塊和電源管理模塊，微處理器10內的信號接口模塊包括12(:總線接口模塊12和串行外設接口模塊13，微處理器10內的電源管理模塊為低壓差線性穩壓器11。加速度傳感器19內集成有信號接口模塊及電源管腳模塊18，其中，信號接口模塊為12(:總線接口模塊17。無線收發器15內集成有信號接口模塊及電源管腳模塊16，其中，信號接口模塊為串行外設接口模塊14。低壓差線性穩壓器11分別與電源管腳模塊16和電源管腳模塊18相連，微處理器10內的12(:總線接口模塊12與加速度傳感器19內的12(:總線接口模塊17相連，微處理器10內的串行外設接口模塊13與無線收發器15內的串行外設接口模塊14相連。
[0024]其中，加速度傳感器19為數字式加速度傳感器，即輸出採集信號為數位訊號，力口速度傳感器為各種不同類型的傳感器，本實施例以採用三軸數字式加速度傳感器為例進行詳細說明。無線收發器15工作在131頻段，181頻段為全球免申請的2.4(--的無線通信頻段，有利於降低成本。
[0025]本發明解決了傳統加速度採集系統中電路複雜，功耗高，成本低等問題，通過上述器件設計方案，可使本發明的成本降低至傳統技術的1/2，印製電路板的尺寸也可減小到傳統技術的1/2。
[0026]參照圖2，本發明的無線加速度傳感器的數據採集方法，具體包括如下步驟:
[0027]步驟幻:
[0028]微處理器的工作流程開始運行後通過用戶程序入口進入，先對微處理器10、加速度傳感器19及無線收發器15進行初始化。首先，初始化微處理器10，對微處理器10本身進行初始化，包括設置微處理器10的工作頻率為25冊！2，設置微處理器10使能管腳等；然後初始化加速度傳感器19，設置加速度傳感器19的量程為±2個重力加速度，並使能三個軸的輸出；然後初始化無線收發器15，設置無線收發器15的發射功率，使能循環冗餘校驗並進入指令接收模式。
[0029]步驟幻:
[0030]無線收發器15實時接收用戶指令，微處理器10實時判斷無線收發器15是否收到用戶指令，實時讀取用戶指令，並判斷讀取的用戶指令是否為加速度數值採集指令。在這個步驟裡，微處理器10不斷讀取無線收發器15的狀態寄存器，當無線收發器15收到無線數據時，其內部狀態寄存器會置成1，如果讀到無線收發器15的狀態寄存器為0，則表示沒有收到用戶指令，微處理器10繼續讀取無線收發器15的狀態寄存器，如果微處理器10讀到無線收發器15的狀態寄存器為1，則表示收到用戶指令。微處理器10清除無線收發器15的狀態寄存器為0，並通過12(:總線接口模塊12和12(:總線接口模塊17讀取無線收發器15收到的用戶指令，然後微處理器10對從無線收發器15讀取到的用戶指令進行分析，如果是加速度數值採集指令，則進入步驟山否則，進入步驟0。
[0031]步驟(3):
[0032]微處理器10判斷用戶指令是否為待機指令，若是，則微處理器10進入待機狀態，否則，返回步驟6繼續獲取；在此步驟中，如有外部中斷事件，微處理器10就會進入喚醒步驟，然後又從用戶程序入口開始運行。
[0033]步驟(1):
[0034]微處理器10讀取加速度傳感器19的加速度數值，並將加速度數值通過無線收發器15發送到用戶端。微處理器10分別讀取加速度傳感器19的X、12三個坐標軸的加速度值，並將讀到的乂、1、2三個坐標軸的加速度值通過串行外設接口模塊13和串行外設接口模塊14寫入無線收發器15的發送緩存器內，並啟動發送命令，無線收發器15將數據發送出去。
[0035]步驟6):
[0036]上述步驟完成後，返回步驟6繼續獲取。
[0037]上述說明中，凡未加特別說明的，均採用現有技術中的技術手段。
【權利要求】
1.一種無線加速度傳感器，包括微處理器、加速度傳感器和無線收發器，其特徵在於，所述微處理器內集成有信號接口模塊和電源管理模塊，所述加速度傳感器為數字式加速度傳感器，加速度傳感器和無線收發器內均集成有信號接口模塊及電源管腳模塊，加速度傳感器和無線收發器均由微處理器內的電源管理模塊供電，微處理器內的信號接口模塊分別與加速度傳感器和無線收發器內的信號接口模塊相連； 微處理器讀取無線收發器接收的採集指令，並控制加速度傳感器開始採集加速度數值，加速度傳感器將採集到的加速度值傳送到微處理器中，微處理器通過無線收發器將加速度值傳送出。
2.根據權利要求1所述的無線加速度傳感器，其特徵在於，所述無線收發器工作在2.4GHz 的 ISM 頻段。
3.根據權利要求1所述的無線加速度傳感器，其特徵在於，所述微處理器內的電源管理模塊為低壓差線性穩壓器，低壓差線性穩壓器分別與加速度傳感器和無線收發器內的電源管腳模塊相連。
4.根據權利要求1所述的無線加速度傳感器，其特徵在於，所述微處理器內的信號接口模塊包括I2C總線接口模塊和串行外設接口模塊，加速度傳感器內的信號接口模塊為I2C總線接口模塊，無線收發器內的信號接口模塊為串行外設接口模塊，微處理器內的I2C總線接口模塊與加速度傳感器內的I2C總線接口模塊相連，微處理器內的串行外設接口模塊與無線收發器內的串行外設接口模塊相連。
5.根據權利要求1所述的無線加速度傳感器，其特徵在於，所述加速度傳感器採用三軸數字式加速度傳感器。
6.根據權利要求1所述的無線加速度傳感器，其特徵在於，所述無線收發器內還集成有循環冗餘校驗模塊。
7.一種無線加速度傳感器的數據採集方法，其特徵在於，所述數據採集方法基於權利要求1-6中任意一項所述的無線加速度傳感器，所述數據採集方法包括如下步驟: a)初始化微處理器、加速度傳感器和無線收發器，設置無線收發器的發射功率，使能循環冗餘校驗並進入指令接收模式； b)無線收發器實時接收用戶指令，微處理器實時讀取用戶指令，並判斷讀取的用戶指令是否為加速度數值採集指令，若是，則進入步驟山否則，進入步驟c ； c)微處理器判斷用戶指令是否為待機指令，若是，則微處理器進入待機狀態，否則，返回步驟b繼續獲取； d)微處理器讀取加速度傳感器的加速度數值，並將加速度數值通過無線收發器發送到用戶端； e)上述步驟完成後，返回步驟b繼續獲取。
【文檔編號】G01P15/18GK104422790SQ201310400925
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】張波, 魏建中 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司