汽车防盗GSM报警系统设计

4 加速度传感器原理和应用

Freescale 新型加速度传感器的性能分析和应用研究是本设计的一个重点和难点，同时，在本设计的研究工程中总结出了一些基本的规律，对其多种应用方式也进行了初步的尝试。下面就先简单介绍一下加速度传感器的基本特性，接着讨论其应用的方式和方法。

（1）加速度传感器的特性

传感器的芯片选型：在X 和Y 轴向选用2004 年的Freescale 半导体公司的新品——MMA6260Q 芯片，这是个双轴向低G 微机电加速度传感器；在Z 轴向选用MMA 1260D 芯片，这是一款Z 轴向敏感的微机电加速度传感器。微机电器件是一类有着许多优点的半导体器件，用微机电系统做成的加速度传感器也有传统传感器所没有的新特性。传统的加速度传感器的核心是一个陀螺仪，它是一个精致的但是昂贵的仪器。而Freescale 半导体公司的加速度传感器是一种表面微机电工艺的集成电路传感器，这种器件是由一个表面微机电工艺的电容传感元胞和一个信号调理ASIC 构成的单个集成电路，见图4，其为加速度传感器简化的功能方框图：

图4 简化的加速度传感器功能模块框图

（2）应用方式和方法

本设计的研究工作主要集中在加速度传感器的算法研究，并取得了阶段性的成果。在建立算法和实行实验验证的基础上发现，加速度传感器的应用可以分成两大类，其对应着两大类算法。

加速度传感器的两类应用分别为动态加速度的应用和静态加速度的应用。其中，动态加速度的应用可以是震动、振动、移动、定位信息的检测和控制；静态加速度的应用可以是目标倾斜和转动信息的检测和控制。本设计的应用主要是静态加速度的应用。

对应于两类不同的应用，加速度传感器的算法可以归结为两大类，即静态加速度补偿算法和动态加速度补偿算法。前者是针对动态加速度的应用，其目的是要排除静态加速度，即由重力引起的加速度对检测结果的影响；后者是针对静态加速度的应用，其目的则是排除动态加速度的影响。静态加速度补偿算法的实现主要依靠加速度平衡点自校正的方法来实现；而动态加速度补偿需要借助于高频滤波的方法，可以采用模拟低通滤波器或者数字低通滤波器滤除加速度对应的电压信号中因为运动（包括平动、振动等等）。

5 应用情况和改进设想

如上所述，本设计主要是加速度传感器的应用。现在就其在本设计中的应用情况作个总结，并提出一点改进设想。

在本设计中实现了加速度传感器的基本应用，也体现了low-g 加速度传感器高灵敏度的特点。但是在应用中存在许多不足，仍须改进。为什么会产生这些问题呢？首先，加速度传感器有一定的感应带宽和其变化频率，在设计中采用纯软件，也就是纯数字的设计方法处在缺陷。数模转换的速度有限，使得快变的加速度信号不能被很好的采集、利用。其次，对于连续变化的电压模拟量做精度有限的数模数转换必然牺牲模拟量的精度，并且必须考虑数模转换本身存在的误差使得加速度的定标变得很困难。

我们在后续的研究工作中会在一下改进。改变原有的纯软件的实现方法，改为软硬件并用的方法，把原本的纯软件的积分，也就是数字量的累加改成采用模拟积分器的方法，而且改用模拟方法的自矫正，增加模拟低通滤波器。

6 小结

本设计着眼于加速度传感器的振动、震动、倾斜、提升、移动和玻璃破碎等防范信息的数字信号处理（包括区分、判断、噪音滤除、形态综合分析等等）算法的研究，并结合本公司的成熟技术——GSM 短信发送和报警技术，构成新的应用——汽车防盗GSM 报警系统，可望年内向社会推广。