基于MMA7455L來實現(xiàn)地震檢波器測試儀的設計應用

引言

地震檢波器是用于地質(zhì)勘探和工程測量的專用傳感器，是一種將地面振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅?，能把地震波引起的地面震動轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)據(jù)、進行數(shù)據(jù)組織、存儲、運算處理。

加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備，典型應用在手機、筆記本電腦、步程計和運動檢測等。本設計采用Freescale公司的MMA7455L來實現(xiàn)地震檢波器測試儀的設計，其具有信號調(diào)理、溫度補償、自測，以及可配置到檢測0g或脈沖檢測快速運動等功能，產(chǎn)品具有功耗低、便于攜帶、精度高、速度快的特點。

1 硬件電路設計

地震檢波器核心硬件部分為DSP控制器、加速度傳感器、Flash存儲器、鍵盤、液晶顯示和串口外部接口等。部分電路圖如圖1～圖3所示。

MMA7455L的相關引腳信號說明如表1所列。

MMA7455L提供I2C和SPI數(shù)字接口，但MMA7455L應作從設備，當CS拉高時為I2C接口，當CS用作從選擇時為SPI接口。在此設備中采用I2C接口，其從地址是0x1D，支持多字節(jié)讀寫。AVDD在2.4～3.6 V范圍，典型值為2.8 V;DCC 10在1.71 V～AVDD之間，典型值為1.8 V?？紤]到電路與外部接口情況，視CPU的I2C接口電平來選擇DVDD_IO電壓。若采用開關電源供電，需注意開關頻率必須大于250 Hz，以防干擾芯片內(nèi)部ASIC。

MMA7455L的最大抽樣率為250 Hz，其數(shù)據(jù)速率大于2.5 kbps即可;I2C上拉電阻在所獲取的資料中沒有相關計算公式，可采用經(jīng)驗值4.7 kHz，若需經(jīng)過模擬開關或走線較長可適當減小。

MMA7455L提供2個中斷輸出引腳，且INT1與DRDY共用，實際使用中需根據(jù)應用要求來確定INT1和INT2的輸出。在上述典型電路圖中，只采用了INT1。

存儲器部分采用了AMD公司的32 Mb Flash存儲器AM29LV033C。

系統(tǒng)控制處理器采用TMS320DM642，適用于大量數(shù)字信號處理運算并兼顧高實時性要求的場合，其強大的運算能力能滿足系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)運算和圖形界面的顯示。TMS320DM642為TI公司系列DSP，24WC256是256 Kb的I2C串行CMOS EEPROM。

2 控制軟件設計

數(shù)據(jù)采集及處理程序流程如圖4所示。其中初始化包括系統(tǒng)上電、I/O端口初始化、人機界面的初始化;加速度傳感器需要零點校準和自檢測以滿足精度要求;系統(tǒng)調(diào)用檢測任務后，外部中斷打開，等待加速度傳感器的中斷上報及采樣數(shù)據(jù)收集。

MMAT455L驅(qū)動軟件設計應注意IADDR0接到GND時其從地址為Ox1D，接到DVDD_10時其從地址為Ox1E;MMA7455L有3種工作模式(測量模式、水平檢測模式、脈沖檢測模式)，在測量模式下DRDY引腳與INT1共用，數(shù)據(jù)讀取就能將DRDY清除，但在其他2種模式下INT1和 INT2都需要通過寫寄存器來清除。

下面為加速器檢測部分程序：

結(jié)語

通過使用嵌入式技術及現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術，此系統(tǒng)可以實現(xiàn)以前臺式檢波器全部的功能，并且體積、重量、功耗都有明顯優(yōu)勢。系統(tǒng)經(jīng)過進一步優(yōu)化和完善，將會成為地震檢波的有效工具。