物流运输监测中振动测量系统实现

引言

　 物流是物品从供应地向接收地的实体流动过程，根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。运输是现代物流业中十分重要的一个环节之一，通过运输，向生产者源源不断地运送生产材料，保证生产的顺利进行，同时又把商品不断地运送到消费市场，满足消费者的需求。

　　由于生产需求的多元化，运输的物品具有多样性，对运输的要求呈现多样化。易碎物品或危险品的运输，需要对其运输过程中的振动参数进行监测，以保证运输物品的完整性或安全性。

　　本文提出并实现了一种用于物流运输过程监测的振动测量系统，用振动传感器采集运输车辆的振动信息。系统采集到的振动信息，可以存储起来用于对物流运输过程的分析。同时，振动系统还可以和报警系统连接，当振动数据超出安全区间时进行报警提示。

　　1 测量系统及硬件设计

　　1.1 测量系统设计

　　本文提出的振动测量系统结构如图1所示，以ATmega16L单片机和加速度传感器MMA7260为核心，配以外围电路组成。如需在振动超标时报警，系统可以和相应的报警系统连接。

　　1.2 MMA7260加速度传感模块

　　系统采用MMA7260加速度传感器测量振动参数。MMA7260由美国飞思卡尔公司生产，是一种低成本、低功耗、开启快速，功能完善抗震能力强的三轴加速度传感器，共有四档测量范围供选择，分别是1.5g，2g，4g，6g，其中1.5g的精确度最高，达到了800 mv/g;MMA7260具有休眠模式，在休眠模式时的电流为3μA。

　　MMA7260加速度传感器输出模拟电压信号来表征运动物体的加速度，输出的模拟电压信号与加速度成正比，模拟信号经由A/D转换后由微控制器进行计算处理。图2给出了MMA7260的引脚的示意图，其中Xout，Yout，Zout分别是X，Y，Z模拟电压输出引脚，G1，G2是量程选择引脚，VCC是传感器工作电源引脚，VSS是传感器接地引脚。

　　在使用MMA7260加速度传感器时，需要根据实际要求，通过对引脚4和引脚5赋予不同的数值以选择合适的量程，具体的选择方式和所对应的量程范围及灵敏度见表1。

　　1.3 控制器与加速度数据采集

　　本测量系统采用ATMEL公司的单片机ATmega16L作为主控制器。ATmega16L是高性能低功耗8位单片机，内部具有16 kB可编程Flash，0.5 kB的E2PROM，1 kB片内SRAM，内部集成了一个逐次比较式ADC电路，具有10位精度，13～260μs的转换时间，8路可选的单端输入通道。

　　ATmega16与MMA7260的连接如图3所示，用单片机PA口中的PA0，PA1，PA2分别作为MMA7260振动传感器X，Y，Z三个轴模拟电压的输入端。接收到的模拟电压信号由单片机内部自带的A/D转换器转换成数字信号，然后对数据进行处理。单片机的PC3引脚和PC4引脚用作振动传感器量程选择的控制端。MMA7260的G1和G2分别连接单片机的PC3引脚和PC4，通过控制PC3引脚和PC4引脚的输出电平选择所需量程，本系统中采用1.5g的量程，因此PC3引脚和PC4引脚均输出低电平。MMA7260的Sleep Mode引脚连接到单片机中的PC1引脚，让此引脚输出高电平，允许传感器进入睡眠模式，睡眠模式下具有节能效果。