三轴加速度传感器使用说明.doc
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1、三轴加速度传感器模块使用说明概述H48C三轴加速度传感器能测量在三个轴(X、Y、Z)方向上的3g的加速度值,模块板载一个自动负载调节器,为H48C提供3.3V的电源,H48C输出的模拟信号(电压)由模块上的MCP3204(四通道,12-bit)读取并转换为数字信号输出。特点l 测量范围3g(每个轴)l 使用MEMS (微型机电系统) 技术,实现自动补偿l 板载自动负载调节器,和高解析度的ADCl 体积小巧:0.7 x 0.8 (17.8 mm x 20.3 mm)l 工作温度范围广-25 to 75 C基本连线图H48C连接到C51上只需要直接选择任意三个脚连接连接即可,如图1图 1* 与单片
2、机连接的引脚可以任意选择工作原理通过MEMS技术,和内置的补偿H48C加速度传感器通过MCP3204模数转换器实现同步输出,要获取指定轴加速度的值,实际上是读取指定轴的电压在通过下面的公式计算出加速度的值,公式如下:G = (axis vRef) / 4095) x (3.3 / 0.3663)在这个公式中axis和 vRef表示通过AD转化得到的计数值,4095是一个12-bitADC的最大计数输出,3.3是H48C提供给内部的电压,0.3663是加速度1g的时候H48C输出的电压。我们可以把公式简化成如下表达式。G = (axis vRef) x 0.0022引脚的定义以及说明 (1)CL
3、K 同步时钟输入(2)DIO双向数据/从主机通信 (3)Vss 电源地(0V)(4)Zero-G “自由落体”输出,高电平有效 (5)CS片选信号,低电平有效(6)Vdd电源+5v标号说明最小典型最大单位VDD工作电压4.55.05.5VVSS地连接0VIDD工作电流710MaVIH高电压输入0.7 VDDVVIL低电压输入0.3 VDDVVOH高电压输出4.1VVOL低电压输出0.4V采样率200SpsADC(MCP3204)分辨率12Bit测量范围-3+3g敏感度366.3mV/g精度10%非线性度-2+2%工作温度范围-2575Zero-G输出高电平3.23.3VZero-G输出延时1m
4、s确定H48C的 X、Y、Z 轴如下图关于MCP3204Microchip 的 MCP3204/3208 器件是具有片上采样和保持电路的12 位逐次逼近型模数(Analog-to-Digital,D)转换器。MCP3204可被编程为提供 2组伪差分输入对或4个单端输入。MCP3208可被编程为提供 4组差分输入对或 8 个单端输入。它使用与SPI 协议兼容的简单串行端口与器件通信。器件的转换速率可高达100 ksps。MCP3204/3208器件具有2.7V 至5.5V 的宽电压工作范围。功能框图如下:图 2通过标准的SPI兼容串行接口实现与MCP3204/3208的通信。将 CS 线拉为低电
5、平可以启动与器件之间的通信。如果在引脚 CS 为低电平时给器件上电,则首先必须将此引脚拉高,然后再拉低才能启动通信。在 CS 为低电平且 D 为高电平时接收到的第一个时钟IN构成启动位。启动位后跟的 SGL/DIFF 位用于确定使用单端还是差分输入模式进行转换。之后的三位(D0、D1和 D2)用于选择输入通道配置。相关内容具体见MCP3204的数据手册。控制位选择如图3。由于C51没有SPI串口,这里需要使用C51的i/o通过软件模拟方式来实现SPI通信。与MCP3204通信的SPI时序图如图4 。控制位选择图 3MCP3204与C51通信时序参考图图 4DEMO程序说明SPI是一种简单的串行
6、通信协议很容易用软件方式模拟。软件模拟用SPI 0,0方式与MCP3204通信。CS信号为片选信号,低电平有效,所以在实现SPI通信时应该先拉低CS信号,通信结束后再拉高CS信号,终止SPI通信。下图为发送1bit的时序图(最高位优先)。可以看到,我们首先通过数据口发送一个BIT位,然后时钟口才发送出一个脉冲。在下一个时钟脉冲发送之前,发送完一位数据。图 5发送数据程序如下:void SEND_1(void) SPI_IO=1; SPI_CLK=1; _nop_(); _nop_(); SPI_CLK=0;_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_(); 上述程序发送一位数据
7、1,发送数据0的程序与其类似。这样我们就可以利用模拟的SPI跟MCP3204发送命令了。由于向MCP3204发送命令,以及从MCP3204接收数据,并不是同时发生,所以这里使用一个I/O口实现了数据的发送与接收。下图为1-bit数据接收到时序图。图 6这里采用的是POST模式,即接收数据应该在两个脉冲之间进行。接收数据程序如下:unsigned int read_spi(void) unsigned int read_verh = 0;unsigned int read_verl = 0;unsigned char count ;for(count=0; count5; count+)read
8、_verh = (read_verh 1); /读取高5位SPI_CLK = 0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SPI_CLK = 1; _nop_();_nop_();_nop_();SPI_CLK = 0; /形成一个脉冲_nop_();if(SPI_IO = 1)read_verh |= 0x01;elseread_verl &= 0xfe; /接收一个数据for(count=0; count8; count+)read_verl = (read_verl 1);/读取低8位SPI_CLK = 0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop
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