基于加速传感器的船舶振动检测系统设计

　　船舶剧烈振动除造成结构损坏外，还使船上仪表、设备破损或失灵，破坏舰艇稳定性，影响船上人员的工作效率以及生活舒适性。船舶振动的研究离不开对船舶振动的数据采集和检测，本文设计的系统通过电子传感器的运用来实现对船舶振动的有效检测[1]。

　　本研究采用先进的加速度传感器，融合嵌入式系统设计思路，改变以往机械式振动检测系统的方式，使产品具有低功耗、便于携带、精度高、速度快的特点。

　　硬件部分设计

　　船舶振动检测系统的工作原理是，系统通过操作系统来调度任务，当有检测任务时，系统初始化检测传感器，并根据检测方式配置参数，采集数据后进行存储和计算，并可存储测试数据和实时显示测试结果，LCD显示精巧的人机图形界面。本系统的硬件实现框图如图1所示。

　　系统核心硬件部分为ARM控制器、加速度传感器、flash存储器、键盘、液晶显示和USB接口等。其中加速度传感器部分采用飞思卡尔公司的MMA7455L来实现，传感器部分电路图如图2示。

　　MMA7455L提供I2C和SPI数字接口，但MMA7455L都应作从设备，当CS拉高时为I2C接口，当CS用作从选择时为SPI接口。在此系统中采用I2C接口，其从地址是0x1D，支持多字节读写。AVDD典型值为2.8V;DCC_IO典型值为1.8V，考虑到电路与外部接口情况，视CPU的I2C接口电平来选择DVDD_IO电压, 若采用开关电源供电需注意开关频率必须大于250Hz以防干扰芯片内部ASIC。

　　MMA7455L测量模式下会连续的测量三轴加速度，并根据g-select配置情况对外提供测量结果。当测量转换完成后，DRDY输出高电平，表明“测量数据已OK”，DRDY状态也可在状态寄存器(0x09)的DRDY位来监测，DRDY引脚一直保持高电平直到三个测量值的其中一个被读出，因此可能会产生数据被下一个测量值覆盖问题，若下一个测量值在前一个数据读出前就写入的话，状态寄存器的DOVR位会被置位。在MMA7455L中，g-select由模式控制寄存器(0x16)的2个GLVL位确定，见表1。内部增益控制器根据所选g来提供不同的测量灵敏度以适应不同的应用需求，船舶的振动检测在MMA7455L中选择8g范围即可。