基于加速傳感器的船舶振動檢測系統設計

　　船舶劇烈振動除造成結構損壞外，還使船上儀表、設備破損或失靈，破壞艦艇穩定性，影響船上人員的工作效率以及生活舒適性。船舶振動的研究離不開對船舶振動的數據采集和檢測，本文設計的系統通過電子傳感器的運用來實現對船舶振動的有效檢測[1]。

　　本研究采用先進的加速度傳感器，融合嵌入式系統設計思路，改變以往機械式振動檢測系統的方式，使產品具有低功耗、便于攜帶、精度高、速度快的特點。

　　硬件部分設計

　　船舶振動檢測系統的工作原理是，系統通過操作系統來調度任務，當有檢測任務時，系統初始化檢測傳感器，并根據檢測方式配置參數，采集數據后進行存儲和計算，并可存儲測試數據和實時顯示測試結果，LCD顯示精巧的人機圖形界面。本系統的硬件實現框圖如圖1所示。

　　系統核心硬件部分為ARM控制器、加速度傳感器、flash存儲器、鍵盤、液晶顯示和USB接口等。其中加速度傳感器部分采用飛思卡爾公司的MMA7455L來實現，傳感器部分電路圖如圖2示。

　　MMA7455L提供I2C和SPI數字接口，但MMA7455L都應作從設備，當CS拉高時為I2C接口，當CS用作從選擇時為SPI接口。在此系統中采用I2C接口，其從地址是0x1D，支持多字節讀寫。AVDD典型值為2.8V;DCC_IO典型值為1.8V，考慮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250Hz以防干擾芯片內部ASIC。

　　MMA7455L測量模式下會連續的測量三軸加速度，并根據g-select配置情況對外提供測量結果。當測量轉換完成后，DRDY輸出高電平，表明“測量數據已OK”，DRDY狀態也可在狀態寄存器(0x09)的DRDY位來監測，DRDY引腳一直保持高電平直到三個測量值的其中一個被讀出，因此可能會產生數據被下一個測量值覆蓋問題，若下一個測量值在前一個數據讀出前就寫入的話，狀態寄存器的DOVR位會被置位。在MMA7455L中，g-select由模式控制寄存器(0x16)的2個GLVL位確定，見表1。內部增益控制器根據所選g來提供不同的測量靈敏度以適應不同的應用需求，船舶的振動檢測在MMA7455L中選擇8g范圍即可。