三轴加速度传感器使用说明Word下载.docx

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（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。

5

5。

V

VSS

地连接

IDD

工作电流

7

10

Ma

VIH

高电压输入

0.7VDD

VIL

低电压输入

0.3VDD

VOH

高电压输出

4.1

VOL

低电压输出

4

采样率

200

Sps

ADC（MCP3204）分辨率

12

Bit

测量范围

—3

+3

g

敏感度

366.3

mV/g

精度

%

非线性度

-2

+2

工作温度范围

—25

75

℃

Zero—G输出高电平

3.2

3.3

Zero-G输出延时

1

ms

确定H48C的X、Y、Z轴如下图

关于MCP3204

Microchip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100ksps。

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3

MCP3204与C51通信时序参考图

图4

DEMO程序说明

SPI是一种简单的串行通信协议很容易用软件方式模拟。

软件模拟用SPI0，0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：

voidSEND_1（void）

{

SPI_IO=1;

SPI_CLK=1；

_nop_（）；

_nop_（）;

SPI_CLK=0；

}

上述程序发送一位数据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：

unsignedintread_spi（void）

｛

unsignedintread_verh=0;

unsignedintread_verl=0；

unsignedcharcount;

for（count=0；

count<

5;

count++）

{

read_verh=（read_verh<

〈1）；

//读取高5位

SPI_CLK=0;

_nop_（）；

_nop_（）;

SPI_CLK=1;

SPI_CLK=0；

//形成一个脉冲

if（SPI_IO==1）

read_verh｜=0x01；

else

read_verl＆=0xfe;

//接收一个数据

}

8；

｛

read_verl=（read_verl〈〈1）;

//读取低8位

SPI_CLK=1；

read_verl｜=0x01;

read_verl&

=0xfe；

｝

return（（read_verh<

<

8）|read_verl）；

｝

MCP3204发出来的数据共有13位最高位是空位0，为了保证读入数据不丢失，根据MCP3204与单片机通信的时序图，这里将13位数据分成高5位和地8位，分别接受，两个接收中间要保持时钟信号为低。

向MCP3204发送启动命令：

voidstart_operation（void）

｛

SEND_1（）;

//启动位

SEND_1（）;

//SGL/DIFF位单端模式

向MCP3204发送通道选择命令：

根据图3发送相应的数据即可，下面是通道0的命令，

SEND_1（）;

SEND_0（）；

SPI_IO=1；

注意这里如果SPI_IO为低，需要将其拉高,负责MCP3204无法识别发进来的命令.完整程序见DEMO。

在发送启动位、模式选择位和通道选择位以后，就启动了H48C，接下来就可以调用上面的接收程序读取数据了。

接下来就可以根据读取的每个通道的计数值计算相应轴的加速度值了。

实现程序如下：

/＊--—-———-——-—---—--—---—-——----——-----——------———-———--—--————--——-—---———--—--——-———---—-———-———--

函数名称：

Get_H48C

函数功能：

分别读取X、Y、Z和基准电压VREF的计数值

———--——---———---—-----——--—-—-—-——-—-—-——-———---——-—-—----——--—--—-—-——-——-————---———-——----——-—--＊/

voidGet_H48C（unsignedcharch）

{

SPI_CS=0；

start_operation（）；

//发送启动

SPI_CLK=0;

//拉低等待

mcpch（3）；

//发生编码

delay_nus（40）；

//等待转化完毕

vref=read_spi（）；

//测量基准电压

SPI_CS=1；

delay_nms

（2）;

//开始测量X,Y,Z

mcpch（ch）；

delay_nus（40）;

axis=read_spi（）;

注意，由于基准电压会发生变化,这里每测量一个轴的计数值,都要测量一次基准电压值,以保持每次测量的准确性.

/＊-—-—-————--—-—---——---——-———--——--—--——-———-—————--——-———-—---——-————----————----—-—-——-—--—----——

Get_xyzacc

分别计算X、Y、Z的加速度

说明：

G=（（axis–vRef）/4095）x（3。

3/0.3663即

G=（axis–vRef）x0.0022

——-——--—----———---—-——-—----—---—-------————---—--—-----—--—————————-———---——----—--——----—--——-——*/

voidGet_xyzacc（void）

unsignedcharaxisnum；

for（axisnum=0；

axisnum〈3;

axisnum++）

Get_H48C（axisnum）;

if（axisnum==0）

{

if（axis>

=vref）

XgForce=（axis—vref）＊0.0022;

else

XgForce=（vref-axis）＊0.0022；

}

if（axisnum==1）

｛

if（axis〉=vref）

YgForce=（axis-vref）＊0.0022;

YgForce=（vref-axis）*0.0022；

if（axisnum==2）

ZgForce=（axis-vref）＊0。

0022；

ZgForce=（vref—axis）＊0.0022;

｝

}

同时如果在静止的情况下，我们还可以根据计算出来的相应轴的加速度值来计算倾斜角度。

/*-——-——-—-—------—-—--—----—--————-—-—--—--———-—-—-—----—----——--

函数名：

GetXYtilt（）

功能：

计算X和Y轴方向的角度

————————-————-—-——--——-—-———-——--——---———-——-—————-———-—-—-—-————＊/

voidGetXYtilt（void）

floatradianx，radiany;

Get_xyzacc（）;

radianx=asin（XgForce）;

Xtilt=TILT（radianx）；

radiany=asin（YgForce）;

Ytilt=TILT（radiany）；

这里用到两个宏定义，来将asin得到的弧度值转换为角度值。

具体如下:

#definePI3。

1415926

＃defineTILT（a）a*180/PI//度＝弧度×

180°

/π

主程序

程序包含了"

LCDDISPNUM.H”这个处理LCD数字显示的头文件，具体见相关程序。

主程序使用了一个条件编译，通过对ACCORTILT对这个宏定义值的修改分别实现加速度测量和倾斜角测量.当ACCORTILT设为1为加速度测量，设为0是角度测量.使用定时器T2做串口通信时钟。

voidmain（void）

LCM_Init（）;

Time2_init（）；

//T2串口通信时钟

H48C_init（）;

printf（"

programnowisrunning！

\n”）;

Display_List_Char（0,2,”H48CDEMO"

）;

delay_nms（1500）；

Write_Command_LCM（1,0）；

//注意清屏

while

（1）

Write_Command_LCM（1，0）；

＃ifACCORTILT

Get_xyzacc（）；

//测量加速度

Display_List_Char（0，0，"

X:

”）;

DispFloatNum（XgForce，0，2，4）;

Display_List_Char（0,8,”Y:

"

）；

DispFloatNum（YgForce，0，10,4）;

Display_List_Char（1，0，”Z:

DispFloatNum（ZgForce,1，2,4）；

printf（”FDFGDFGDFG％f\n”,ZgForce）；

Display_List_Char（1，10，"

—ACC-"

＃else

GetXYtilt（）;

//测量角度

Display_List_Char（0,0,"

X：

DispFloatNum（XgForce,0,2，4）；

Display_List_Char（0，8,"

Y:

Display_List_Char（1,0，"

Tx:

DispFloatNum（Xtilt,1，3，3）;

Display_List_Char（1,8，"

Ty:

”）；

DispFloatNum（Ytilt，1,11，3）;

＃endif

delay_nms（1000）；