CN104422790A - 无线加速度传感器及其数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线加速度传感器及其数据采集方法，所述无线加速度传感器包括微处理器、加速度传感器和无线收发器，微处理器内集成有信号接口模块和电源管理模块，加速度传感器为数字式加速度传感器，加速度传感器和无线收发器内均集成有信号接口模块及电源管脚模块，加速度传感器和无线收发器均由微处理器内的电源管理模块供电，微处理器内的信号接口模块分别与加速度传感器和无线收发器内的信号接口模块相连；所述数据采集方法包括微处理器、加速度传感器和无线收发器的初始化步骤，用户指令接收与判断步骤，加速度数值采集与发送步骤。本发明无需设置专门的电源芯片，简化了无线加速度传感器的电路设计，同时也降低了功耗和成本。

Description

无线加速度传感器及其数据采集方法

技术领域

本发明涉及加速度传感器信号采集及传输技术领域，尤其涉及一种无线加速度传感器及其数据采集方法。

背景技术

加速度传感器是一种能够测量加速度并将感受到的加速度转换成输出信号的电子设备，三轴加速度传感器是加速度传感器中的一种，用于采集空间矢量。如今，加速度传感器被广泛的应用于电子产品的自动控制、无线报警和安全监控等领域。现有的加速度传感器一般由微处理器、模拟数字转换器、加速度计、电源管理芯片以及其它一些外围器件组成，整个电路设计的复杂度较高、各组成器件的尺寸较大，因此，由上述技术方案印制的电路板也普遍较大，成本相对较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有加速度传感器存在电路设计复杂、电路体积庞大、高功耗和高成本的上述问题，提供了一种集成度高、低功耗和低成本的无线加速度传感器。

为解决上述问题，本发明的一种技术方案是：

一种无线加速度传感器，包括微处理器、加速度传感器和无线收发器，所述微处理器内集成有信号接口模块和电源管理模块，所述加速度传感器为数字式加速度传感器，加速度传感器和无线收发器内均集成有信号接口模块及电源管脚模块，加速度传感器和无线收发器均由微处理器内的电源管理模块供电，微处理器内的信号接口模块分别与加速度传感器和无线收发器内的信号接口模块相连；微处理器读取无线收发器接收的采集指令，并控制加速度传感器开始采集加速度数值，加速度传感器将采集到的加速度值传送到微处理器中，微处理器通过无线收发器将加速度值传送出。

本发明的无线加速度传感器采用微处理器内置的电源管理模块给加速度传感器和无线收发器供电，无需设置专门的电源芯片，采用数字式的加速度传感器，使加速度传感器输出数字信号，无需设置外围的模拟数字转换器，简化了无线加速度传感器的电路设计，提高了电路集成度，减小了印制电路板的尺寸，同时也降低了功耗和成本。

优选地，所述无线收发器工作在2.4GHz的ISM频段。2.4GHz的ISM频段为全球免申请的无线通信频段，采用2.4GHz的无线收发器，进一步降低了本发明的成本，降低了功耗。

优选地，所述微处理器内的电源管理模块为低压差线性稳压器，低压差线性稳压器分别与加速度传感器和无线收发器内的电源管脚模块相连。低压差线性稳压器集成在微处理器的内部，低压差线性稳压器可以用于给其它器件供电，以提高本发明的集成度。

优选地，所述微处理器内的信号接口模块包括I2C总线接口模块和串行外设接口模块，加速度传感器内的信号接口模块为I2C总线接口模块，无线收发器内的信号接口模块为串行外设接口模块，微处理器内的I2C总线接口模块与加速度传感器内的I2C总线接口模块相连，微处理器内的串行外设接口模块与无线收发器内的串行外设接口模块相连。

优选地，所述加速度传感器采用三轴数字式加速度传感器。

优选地，所述无线收发器内还集成有循环冗余校验模块。循环冗余校验模块的内置，可以简化微处理器的软件设计。

本发明的另一种技术方案是：

一种无线加速度传感器的数据采集方法，所述数据采集方法基于所述的无线加速度传感器，所述数据采集方法包括如下步骤：

a)初始化微处理器、加速度传感器和无线收发器，设置无线收发器的发射功率，使能循环冗余校验并进入指令接收模式；

b)无线收发器实时接收用户指令，微处理器实时读取用户指令，并判断读取的用户指令是否为加速度数值采集指令，若是，则进入步骤d，否则，进入步骤c；

c)微处理器判断用户指令是否为待机指令，若是，则微处理器进入待机状态，否则，返回步骤b继续获取；

d)微处理器读取加速度传感器的加速度数值，并将加速度数值通过无线收发器发送到用户端；

e)上述步骤完成后，返回步骤b继续获取。

本发明的无线加速度传感器的数据采集方法在无线加速度传感器上实现其加速度值的采集过程。

附图说明

图1是本发明无线加速度传感器的电路原理框图。

图2是本发明无线加速度传感器的数据采集方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步详细说明本发明，但本发明的保护范围并不限于此。

参照图1，本发明的无线加速度传感器包括微处理器10、加速度传感器19和无线收发器15，微处理器10分别与加速度传感器19和无线收发器15相连，微处理器10为小封装、低功耗的器件。微处理器10内集成有信号接口模块和电源管理模块，微处理器10内的信号接口模块包括I2C总线接口模块12和串行外设接口模块13，微处理器10内的电源管理模块为低压差线性稳压器11。加速度传感器19内集成有信号接口模块及电源管脚模块18，其中，信号接口模块为I2C总线接口模块17。无线收发器15内集成有信号接口模块及电源管脚模块16，其中，信号接口模块为串行外设接口模块14。低压差线性稳压器11分别与电源管脚模块16和电源管脚模块18相连，微处理器10内的I2C总线接口模块12与加速度传感器19内的I2C总线接口模块17相连，微处理器10内的串行外设接口模块13与无线收发器15内的串行外设接口模块14相连。

其中，加速度传感器19为数字式加速度传感器，即输出采集信号为数字信号，加速度传感器为各种不同类型的传感器，本实施例以采用三轴数字式加速度传感器为例进行详细说明。无线收发器15工作在ISM频段，ISM频段为全球免申请的2.4GHz的无线通信频段，有利于降低成本。

本发明解决了传统加速度采集系统中电路复杂，功耗高，成本低等问题，通过上述器件设计方案，可使本发明的成本降低至传统技术的1/2，印制电路板的尺寸也可减小到传统技术的1/2。

参照图2，本发明的无线加速度传感器的数据采集方法，具体包括如下步骤：

步骤a):

微处理器的工作流程开始运行后通过用户程序入口进入，先对微处理器10、加速度传感器19及无线收发器15进行初始化。首先，初始化微处理器10，对微处理器10本身进行初始化，包括设置微处理器10的工作频率为25MHz，设置微处理器10使能管脚等；然后初始化加速度传感器19，设置加速度传感器19的量程为±2个重力加速度，并使能三个轴的输出；然后初始化无线收发器15，设置无线收发器15的发射功率，使能循环冗余校验并进入指令接收模式。

步骤b):

无线收发器15实时接收用户指令，微处理器10实时判断无线收发器15是否收到用户指令，实时读取用户指令，并判断读取的用户指令是否为加速度数值采集指令。在这个步骤里，微处理器10不断读取无线收发器15的状态寄存器，当无线收发器15收到无线数据时，其内部状态寄存器会置成1，如果读到无线收发器15的状态寄存器为0，则表示没有收到用户指令，微处理器10继续读取无线收发器15的状态寄存器，如果微处理器10读到无线收发器15的状态寄存器为1，则表示收到用户指令。微处理器10清除无线收发器15的状态寄存器为0，并通过I2C总线接口模块12和I2C总线接口模块17读取无线收发器15收到的用户指令，然后微处理器10对从无线收发器15读取到的用户指令进行分析，如果是加速度数值采集指令，则进入步骤d，否则，进入步骤c。

步骤c):

微处理器10判断用户指令是否为待机指令，若是，则微处理器10进入待机状态，否则，返回步骤b继续获取；在此步骤中，如有外部中断事件，微处理器10就会进入唤醒步骤，然后又从用户程序入口开始运行。

步骤d):

微处理器10读取加速度传感器19的加速度数值，并将加速度数值通过无线收发器15发送到用户端。微处理器10分别读取加速度传感器19的X、Y、Z三个坐标轴的加速度值，并将读到的X、Y、Z三个坐标轴的加速度值通过串行外设接口模块13和串行外设接口模块14写入无线收发器15的发送缓存器内，并启动发送命令，无线收发器15将数据发送出去。

步骤e):

上述步骤完成后，返回步骤b继续获取。

上述说明中，凡未加特别说明的，均采用现有技术中的技术手段。

Claims (7)

1.一种无线加速度传感器，包括微处理器、加速度传感器和无线收发器，其特征在于，所述微处理器内集成有信号接口模块和电源管理模块，所述加速度传感器为数字式加速度传感器，加速度传感器和无线收发器内均集成有信号接口模块及电源管脚模块，加速度传感器和无线收发器均由微处理器内的电源管理模块供电，微处理器内的信号接口模块分别与加速度传感器和无线收发器内的信号接口模块相连；

微处理器读取无线收发器接收的采集指令，并控制加速度传感器开始采集加速度数值，加速度传感器将采集到的加速度值传送到微处理器中，微处理器通过无线收发器将加速度值传送出。

2.根据权利要求1所述的无线加速度传感器，其特征在于，所述无线收发器工作在2.4GHz的ISM频段。

3.根据权利要求1所述的无线加速度传感器，其特征在于，所述微处理器内的电源管理模块为低压差线性稳压器，低压差线性稳压器分别与加速度传感器和无线收发器内的电源管脚模块相连。

4.根据权利要求1所述的无线加速度传感器，其特征在于，所述微处理器内的信号接口模块包括I2C总线接口模块和串行外设接口模块，加速度传感器内的信号接口模块为I2C总线接口模块，无线收发器内的信号接口模块为串行外设接口模块，微处理器内的I2C总线接口模块与加速度传感器内的I2C总线接口模块相连，微处理器内的串行外设接口模块与无线收发器内的串行外设接口模块相连。

5.根据权利要求1所述的无线加速度传感器，其特征在于，所述加速度传感器采用三轴数字式加速度传感器。

6.根据权利要求1所述的无线加速度传感器，其特征在于，所述无线收发器内还集成有循环冗余校验模块。

7.一种无线加速度传感器的数据采集方法，其特征在于，所述数据采集方法基于权利要求1-6中任意一项所述的无线加速度传感器，所述数据采集方法包括如下步骤：

a)初始化微处理器、加速度传感器和无线收发器，设置无线收发器的发射功率，使能循环冗余校验并进入指令接收模式；

b)无线收发器实时接收用户指令，微处理器实时读取用户指令，并判断读取的用户指令是否为加速度数值采集指令，若是，则进入步骤d，否则，进入步骤c；

c)微处理器判断用户指令是否为待机指令，若是，则微处理器进入待机状态，否则，返回步骤b继续获取；

d)微处理器读取加速度传感器的加速度数值，并将加速度数值通过无线收发器发送到用户端；

e)上述步骤完成后，返回步骤b继续获取。