CN102735872A

CN102735872A - 一种加速度传感器模块

Info

Publication number: CN102735872A
Application number: CN2011100827913A
Authority: CN
Inventors: 徐志强; 曹伟勋
Original assignee: Wuxi Arx Electronic Co Ltd
Current assignee: Wuxi Arx Electronic Co Ltd
Priority date: 2011-04-02
Filing date: 2011-04-02
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明为一种加速度传感器模块，揭露了一块矩形电路板，所述矩形电路板上设置有加速度传感器、微处理芯片、通用异步收发插座、双线二线制串行插座和在线系统编程接口，所述加速度传感器通过双向二线制串行总线协议向所述微处理芯片传输加速度信号，所述微处理芯片根据内部程序对所述加速度信号进行处理得到控制信号，所述通用异步收发插座输出所述控制信号，所述加速度传感器还通过所述双线二线制串行插座输出加速度信号，所述在线系统编程接口用于给所述微处理芯片下载所述内部程序。

Description

一种加速度传感器模块

【技术领域】

本发明涉及电子领域，特别涉及一种具有加速度传感和控制功能的模块。

【背景技术】

现有的电子设备各式各样，这些电子设备通常包括一整块电路板，电路板上设置各种电子元件来实现一定的电子功能。比如实现声音播放功能、图像处理功能等等。但是目前的电子设备，其电子部分均为一整块电路板，当电路板上某一个元件发生故障时，则整个电路板均无法工作，整个电子设备就无法实现原有的电子功能。对于普通用户来讲，只能将该电子设备丢弃，从而形成了电子垃圾和资源浪费的问题。

另外一方面，现在越来越多的玩家希望自己动手制作各种各样的电子设备，或者对原有的电子设备进行改装，现有的电子设备大都是不可拆卸的，即使拆卸也很可能导致产品无法恢复。由于从电子器件的功能性分类，大概有三类：传感类电子器件，比如话筒、物理按键、红外传感器和温湿度传感器等等；控制类电子器件，比如各类型微控制器；反馈类电子器件，比如扬声器、伺服电机和驱动器等等。另外还有一些通讯类电子器件、电源等等电子器件，综上可以认识到如果将各类电子器件做成单一的功能模块，并且提供统一接口的平台，那么用户可以自由组装想要的电子设备。

因此有必要提供一种可以很方便地相互拼装的电子积木模块，一方面在电子设备的某一元件发生损坏时，可以仅替换该部分元件来减少浪费。另外一方面可以满足用户自己动手制作电子设备或者改装电子设备的需求。

【发明内容】

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

本发明的目的在于提供一种加速度传感器模块，其同时具有加速度传感和控制的功能。

为了达到本发明的目的，本发明提供一种加速度传感器模块，所述加速度传感器模块包括：一块矩形电路板，所述矩形电路板上设置有加速度传感器、微处理芯片、通用异步收发插座、双线二线制串行插座和在线系统编程接口，所述加速度传感器通过双向二线制串行总线协议向所述微处理芯片传输加速度信号，所述微处理芯片根据内部程序对所述加速度信号进行处理得到控制信号，所述通用异步收发插座输出所述控制信号，所述加速度传感器还通过所述双线二线制串行插座输出加速度信号，所述在线系统编程接口用于给所述微处理芯片下载所述内部程序。

进一步地，所述微处理芯片为ATMEGA48芯片，所述ATMEGA48芯片包括PB3、PB4、PB5、PC4、PC5、PC6、PD0、PD1、PD2、PD3引脚。

进一步地，所述加速度传感器为MMA7455传感器，所述MMA7455传感器包括SCL、SDA、INT1、INT2引脚，所述SCL引脚与所述微处理芯片的PC5引脚相连；所述SDA引脚与所述微处理芯片的PC4引脚相连；所述INT1引脚与所述微处理芯片的PD2引脚相连；所述INT2引脚与所述微处理芯片的PD3引脚相连。

进一步地，所述双向二线制串行插座为四针插座，所述四针插座包括绝缘本体和在绝缘本体内的四个导电端子，所述导电端子分别为VCC端子、SDA端子、SCL端子和GND端子，所述SDA端子与所述微处理芯片的PC4引脚相连；所述SCL端子与所述微处理芯片的PC5引脚相连。

进一步地，所述通用异步收发插座为四针插座，所述四针插座包括绝缘本体和在绝缘本体内的四个导电端子，所述导电端子分别为VCC端子、RXD端子、TXD端子和GND端子，所述RXD端子与所述微处理芯片的PD0引脚相连；所述TXD端子与所述微处理芯片的PD1引脚相连。

进一步地，所述在线系统编程接口包括六个导电端子，所述导电端子分别为MISO端子、SCK端子、RESET端子、VCC端子、MOSI端子和GND端子，所述MISO端子与所述微处理芯片的PB4引脚相连；所述SCK端子与所述微处理芯片的PB5引脚相连；所述RESET端子与所述微处理芯片的PC6引脚相连；所述MOSI端子与所述微处理芯片的PB3引脚相连。

进一步地，所述矩形电路板上还设置有低压线性稳压器，用于稳定所述加速度传感器模块的工作电压。

进一步地，所述VCC端子接电源；所述GND端子接地。

进一步地，所述矩形电路板还包括便于将所述矩形电路板固定于其他物体的两个穿孔，所述矩形电路板长为4厘米、宽为2厘米。

进一步地，所述通用异步收发插座设置在所述矩形电路板的第一矩形边上；所述低压线性稳压器设置在所述矩形电路板的第二矩形边上；所述双向二线制串行插座设置在所述矩形电路板的第三矩形边上；所述在线系统编程接口设置在所述矩形电路板的第四矩形边上；所述加速度传感器和所述微处理芯片并排设置在所述矩形电路板的中央，并且所述加速度传感器靠近所述矩形电路板的第二矩形边，所述微处理芯片靠近所述矩形电路板的第四矩形边。

与现有技术相比，本发明中的加速度传感器模块既可以通过I2C接口与外部模块直接通信，又可以通过I2C接口与微处理芯片相连并通过UART接口与外部模块通信，且结合其他功能模块可以由用户自由组装成想要的电子设备或者改装电子设备。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为本发明的一个实施例中的加速度传感器模块的结构方框图；

图2为本发明的一个实施例中的四针插座的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例中的加速度传感器模块的电路示意图；

图4为本发明的一个实施例中的微处理芯片的引脚排列图；

图5为本发明的一个实施例中的加速度传感器的引脚排列图；和

图6为本发明的一个实施例中的加速度传感器模块的实施示意图。

【具体实施方式】

本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法、程序、成分和电路已经很容易理解，因此它们并未被详细描述。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本发明的限制。

本发明中的加速度传感器模块提供两个插座：I2C插座和UART插座。同时提供两种功能，其中一种功能为：通过所述加速度传感器模块上的I2C插座与其他电子积木模块相连，以输出原始采集出的加速度信号。另外一种功能为：通过所述加速度传感器模块上的UART插座与其他电子积木模块相连，以输出所述加速度传感器上的微处理芯片根据原始采集出的加速度信号而生成的控制信号。藉由上述结构，所述加速度传感器模块可以结合其他电子积木模块来构成一个电子设备，比如转接板、扬声器模块和控制板模块等等。本领域的技术人员应当了解，所述I2C插座为采用双向二线制串行总线协议的插座，所述UART插座为采用通用异步收发总线协议的插座。

请参考图1，其示出了本发明的加速度传感器模块在一个实施例100中的结构示意图。所述加速度传感器模块100包括一块矩形电路板102，所述矩形电路板102的第一矩形边上设置有UART插座104；所述矩形电路板102的第二矩形边附近设置有低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)106；所述矩形电路板102的第三矩形边上设置有I2C插座108；所述矩形电路板102的第四矩形边上设置有在线系统编程接口(In-SystemProgramming，ISP)110；所述矩形电路板102的中央并排设置有加速度传感器112和微处理芯片114，并且所述加速度传感器112靠近所述矩形电路板102的第二矩形边，所述微处理芯片114靠近所述矩形电路板102的第四矩形边，其中所述UART插座104和所述I2C插座108都为四针插座。

所述加速度传感器112通过双向二线制串行总线协议向所述微处理芯片114传输加速度信号，以使得所述微处理芯片114根据内部程序对所述加速度信号进行处理而生成控制信号，所述UART插座104用于对外输出所述控制信号。另一方面，所述加速度传感器112也可以通过所述I2C插座108直接对外输出加速度信号。

所述ISP接口110用于给所述微处理芯片114下载内部程序。所述低压差线性稳压器106用于稳定所述加速度传感器模块100的工作电压；所述矩形电路板102上还设置有第一穿孔116和第二穿孔118，以便于将所述矩形电路板102固定在其他物体上；所述矩形电路板102的长可以为4厘米，宽可以为2厘米。

由于所述UART插座104和所述I2C插座108都为四针插座。为了更详尽的描述本发明，请参考图2，其示出了本发明的四针插座在一个实施例200中的结构示意图。所述四针插座200包括绝缘本体202和在绝缘本体202内的导电端子204、导电端子206、导电端子208和导电端子210。其中绝缘本体202可以为一次成型的塑料材质器件，其形状如同少一个面的六面体盒子，同时在另外三个面有四个便于固定插头的凹槽，这些凹槽还可以避免对应的插头插反。所述导电端子404、导电端子206、导电端子208和导电端子210为可以导电的金属丝。所述金属丝呈90度，所述金属丝的一端平行与电路板安置在绝缘本体402的“六面体盒子”内；所述金属丝的另一端垂直于电路板并在与电路板接触的地方通过焊锡与电路板上的导电线迹焊接在一起。

请继续参考图3，其示出了本发明的加速度传感器模块在一个实施例300中的电路示意图。

在本实施例中，所述微处理芯片114可以采用ATMEGA48芯片，其是基于AVR增强型RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，可以通过所述ISP接口110给所述微处理芯片114下载内部运行程序，所述微处理芯片114可根据内部运行程序对加速度信号进行处理而生成控制信号，其引脚排列可以参考图4，包括PB3、PB4、PB5、PC4、PC5、PC6、PD0、PD1、PD2、PD3引脚等。

所述加速度传感器112可以采用MMA7455传感器，其是三轴加速度传感器，可以输出X、Y、Z三个方向的加速度值，并且提供I2C和SPI接口以便与微处理芯片进行通信，适用于手机或其他便携设备的运动检测应用，包括图像稳定、文本滚动、移动拨号、自由下落检测等，其引脚排列可以参考图5，包括SCL、SDA、INT1、INT2引脚等，所述SCL引脚与所述微处理芯片114的PC5引脚相连；所述SDA引脚与所述微处理芯片114的PC4引脚相连；所述INT1引脚与所述微处理芯片114的PD2引脚相连；所述INT2引脚与所述微处理芯片114的PD3引脚相连。

所述I2C插座108包括绝缘本体和在绝缘本体内的四个导电端子，所述导电端子分别为VCC端子、SDA端子、SCL端子和GND端子。所述SDA端子经第二电阻R2与所述微处理芯片114的PC4引脚相连；所述SCL端子经第一电阻R1与所述微处理芯片114的PC5引脚相连。同时，所述微处理芯片114的PC4引脚经第四电阻R4接电源；所述微处理芯片114的PC5引脚经第三电阻R3接电源。应当意识到，从所述加速度传感器112的SDA引脚和SCL引脚输出的加速度信号既可以输入所述微处理芯片114，也可以从所述I2C插座108中输出。

所述ISP接口110包括六个导电端子，所述导电端子分别为MISO端子、SCK端子、RESET端子、VCC端子、MOSI端子和GND端子，所述MISO端子与所述微处理芯片114的PB4引脚相连；所述SCK端子与所述微处理芯片114的PB5引脚相连；所述RESET端子与所述微处理芯片114的PC6引脚相连；所述MOSI端子与所述微处理芯片114的PB3引脚相连，所述ISP接口110用于给所述微处理芯片114下载内部程序，所述微处理芯片114根据所述内部程序对所述加速度信号进行处理得到控制信号。

所述UART插座104包括绝缘本体和在绝缘本体内的四个导电端子，所述导电端子分别为VCC端子、RXD端子、TXD端子和GND端子，所述RXD端子与所述微处理芯片114的PD0引脚相连；所述TXD端子与所述微处理芯片114的PD1引脚相连，所述UART插座104输出控制信号。

特别地，所述低压线性稳压器106为所述加速度传感器模块100提供稳定的工作电压，在一个实施例中，所述工作电压为3.3V。对于低压线性稳压器的使用是本领域技术人员所熟知的内容，在此不再累述。

综上所述，本发明中的加速度传感器模块提供了两个用于连接其它电子积木模块的插座：I2C插座和UART插座。同时利用这两个插座提供两种功能，其中一种功能为：通过所述I2C插座与其他电子积木模块相连，以输出原始采集出的加速度信号。也就是说，所述加速度传感器模块可以被用于单纯的采集加速度数据，然后利用通用的I2C插座方便地输出给其他功能模块使用。另外一种功能为：所述加速度传感器将采集到的加速度数据传输给所述微处理器芯片，所述微处理器芯片根据内部程序的逻辑对所述加速度数据处理而生成控制信号，所述加速度传感器模块再通过所述UART插座将所述控制信号输出给其它功能模块。此时，所述加速度传感器模块兼顾了采集加速度数据和逻辑控制两种功能。

请参考图6，其示出了本发明的一个实施例中的加速度传感器模块608的实施示意图。所述加速度传感器模块608与变压器602、电源和开关模块604、电路转接板606、LCD显示模块610和蜂鸣模块612通过带特定插头的导线连接可以组成加速度报警系统600。

所述变压器602通过5.5毫米电源线与所述电源和开关模块604相连，同时所述电源和开关模块604通过带插头的2芯导线与所述电路转接板606相连，将220V日常电压转换为5V工作电压给所述加速度传感器模块608；所述LCD显示模块610通过带插头的4芯导线与所述加速度传感器模块608的I2C插座J1相连；所述加速度传感器模块608的UART插座J2通过带插头的4芯导线与所述电路转接板606相连；所述蜂鸣模块612通过带插头的3芯导线与所述电路转接板606相连。其中LCD显示模块610自身包含有用于显示的微处理芯片。

当所述加速度传感器模块608运动产生加速度时，所述LCD显示模块610显示所述加速度传感器模块608采集的加速度值，并当所述加速度传感器模块608的加速度值达到预定阀值时，所述加速度传感器模块608通过所述电路转接板606传输高电平信号；所述蜂鸣模块612可以通过所述电路转接板606接收到所述加速度传感器模块608的高电平信号，然后所述蜂鸣模块612被高电平信号触发导通发出蜂鸣声提醒用户，达到了报警功能。

显然，所述加速度传感器模块608相对于所述LCD显示模块610的作用，只仅仅在于提供采集好的加速度数据。而所述加速度传感器模块608相对于所述蜂鸣模块612的作用，则包含了根据加速度数据提供控制信号的功能。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于所述具体实施方式。

Claims

1.一种加速度传感器模块，其特征在于，其包括：

一块矩形电路板，所述矩形电路板上设置有加速度传感器、微处理芯片、通用异步收发插座、双线二线制串行插座和在线系统编程接口，所述加速度传感器通过双向二线制串行总线协议向所述微处理芯片传输加速度信号，所述微处理芯片根据内部程序对所述加速度信号进行处理得到控制信号，所述通用异步收发插座输出所述控制信号，

所述加速度传感器还通过所述双线二线制串行插座输出加速度信号，所述在线系统编程接口用于给所述微处理芯片下载所述内部程序。

2.根据权利要求1所述的加速度传感器模块，其特征在于，所述微处理芯片为ATMEGA48芯片，所述ATMEGA48芯片包括PB3、PB4、PB5、PC4、PC5、PC6、PD0、PD1、PD2、PD3引脚。

3.根据权利要求2所述的加速度传感器模块，其特征在于，所述加速度传感器为MMA7455传感器，所述MMA7455传感器包括SCL、SDA、INT1、INT2引脚，所述SCL引脚与所述微处理芯片的PC5引脚相连；所述SDA引脚与所述微处理芯片的PC4引脚相连；所述INT1引脚与所述微处理芯片的PD2引脚相连；所述INT2引脚与所述微处理芯片的PD3引脚相连。

4.根据权利要求3所述的加速度传感器模块，其特征在于，所述双向二线制串行插座为四针插座，所述四针插座包括绝缘本体和在绝缘本体内的四个导电端子，所述导电端子分别为VCC端子、SDA端子、SCL端子和GND端子，所述SDA端子与所述微处理芯片的PC4引脚相连；所述SCL端子与所述微处理芯片的PC5引脚相连。

5.根据权利要求3所述的加速度传感器模块，其特征在于，所述通用异步收发插座为四针插座，所述四针插座包括绝缘本体和在绝缘本体内的四个导电端子，所述导电端子分别为VCC端子、RXD端子、TXD端子和GND端子，所述RXD端子与所述微处理芯片的PD0引脚相连；所述TXD端子与所述微处理芯片的PD1引脚相连。

6.根据权利要求3所述的加速度传感器模块，其特征在于，所述在线系统编程接口包括六个导电端子，所述导电端子分别为MISO端子、SCK端子、RESET端子、VCC端子、MOSI端子和GND端子，所述MISO端子与所述微处理芯片的PB4引脚相连；所述SCK端子与所述微处理芯片的PB5引脚相连；所述RESET端子与所述微处理芯片的PC6引脚相连；所述MOSI端子与所述微处理芯片的PB3引脚相连。

7.根据权利要求1至6任一所述的加速度传感器模块，其特征在于，所述矩形电路板上还设置有低压线性稳压器，用于稳定所述加速度传感器模块的工作电压。

8.根据权利要求4至6任一所述的加速度传感器模块，其特征在于，所述VCC端子接电源；所述GND端子接地。

9.根据权利要求8所述的加速度传感器模块，其特征在于，所述矩形电路板还包括便于将所述矩形电路板固定于其他物体的两个穿孔，所述矩形电路板长为4厘米、宽为2厘米。

10.根据权利要求9所述的加速度传感器模块，其特征在于，所述通用异步收发插座设置在所述矩形电路板的第一矩形边上；所述低压线性稳压器设置在所述矩形电路板的第二矩形边上；所述双向二线制串行插座设置在所述矩形电路板的第三矩形边上；所述在线系统编程接口设置在所述矩形电路板的第四矩形边上；所述加速度传感器和所述微处理芯片并排设置在所述矩形电路板的中央，并且所述加速度传感器靠近所述矩形电路板的第二矩形边，所述微处理芯片靠近所述矩形电路板的第四矩形边。