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MMA7361串口三轴加速度模块

  • 商品编号:G50BEF88AB34A8
  • 货  号:G50BEF88AB34A8
  • 销售价: ¥228.00
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简介

这款探测范围达6g的三轴加速度模块有一个简单的串行端口,具有可设定波特率,一条命令恢复出厂值功能。它是一款在Freescale公司MMA7361传感器芯片基础上的完整三轴测量系统。任意RS232端口(包括USB-to-R232转换器)都可以成为其电源,无需再接外接电源。新版本使用ATMega328芯片代替了老款PIC芯片。另外随芯片附带的软件可以让用户选择探测范围(+/- 1.5, 2, 4, 还是6g)。

线路板实时加速度输出使用可视ASCII字符,支持波特率范围从9600-57600。它与使用任意终端程式(包括超级终端,VB应用程序以及其他一切可以读出通讯端口的程序)的RS232通讯端口在连接处相兼容。使用USB-RS232转换器时该传感器工作正常。

快速入门指南

在您开始使用这款模块前需先安装好终端程序,准备好一条USB连接线和一个串口USB转换器。用串口USB转换器将模块与数据线连接,将数据线一端连接到计算机。这款模块有一个很棒的地方,它可以从串行端口连接电源,无需再接外接电源。接下来,将模块插入计算机后,打开一个终端程序,创建一个串行端口连接。串行端口波普率设置为38400,数据位设置为8,停止位设置为1,校验位设置为0.

如果串行连接已经建立,终端窗口会显示一个配置菜单。用户将会看到六个选项,可供校准设备,修改配置设置或者退出菜单。默认配置校准使用MMA7361数据表推荐设置,设备的校准使读数更精确。默认配置为:

  • 重力输出模式(加速度数据作为轴上G值显示)
  • 输出频率50Hz(数据将会以50Hz频率从模块上输出)
  • 灵敏度+/-1.5G
  • 波特率38400

如果选择退出菜单选项,模块会开始根据配置参数显示数据。这个选项也被称为运行模式。一旦在默认设置下进入运行模式,x,y,z轴上的g值将会在输出频率50Hz下显示,读数间用换行符两两隔开。此时,按下串行端口上任意键,模块将会退出运行模式回到配置菜单(注意:为了使模块可以检测到按压键,您的终端窗口必须为活动窗口)

硬件注解

这款串口加速度模块有两个主要组件:Atmega328微处理器和MMA7361加速计。必须指出,这里使用的微处理器和Arduino平台上使用的是一样的,并且,为了使再编程更加轻松,它还预加载了Arduino串行引导程序。

这款模块以它连接的串行端口作为电源接口,并将电路板电源从5V调至3.3V,还自带有一个电平位移器转换串行端口3.3V的电压级以符合单片机串行口的需要。

这款串口加速度模块上有两个LED灯和一个复位按钮。标有PWRSTAT字样的LED灯分别指示电源和状态。通电时电源LED灯亮。状态LED灯明灭有几种情况:模块首次开启,初始化过程中状态LED灯灭。当模块初始化完成后进入配置菜单时状态LED灯亮。当模块退出配置菜单进入运行模式后状态LED灯灭。在运行模式中,每当一个新的数据集传送至串行端口,状态LED灯由暗切换至亮或由亮切换至暗。

模块拥有两个数据头组,其中一个5号接口可用来连接3.3V,地电位和获得MMA7361上各轴模拟输出值。另一个6号接口负责Atmega328的程序重编。用户既可以选择通过串行端口使用Arduino引导装载程序给微处理器编程,也可以使用ISP数据头给设备重编程序。

默认设置和恢复出厂设置

这款串口加速器模块有五个影响设备运行的设定,可以由使用者自己设置,分别是校验加速器,设定波特率,设定数据的输出频率,选择输出模式和选择加速度计的动态范围。更多信息尽在维基百科“配置菜单”部分。默认设置如下所示:

·  校准:默认校准数据使用MMA7361数据表内标注的典型值

·  输出模式:重力模式

·  输出频率:50HZ

·  波特率:38400

·  探测范围:+/- 1.5g

如果因为某些原因设备进入未知状态(例如:波特率值错误波动并且您找不到确切原因),按下恢复出厂设置键可以将设备恢复至默认设置。首先,找到串口加速计模块底部外露的测试用焊点。将一条修剪过的电线或纸将测试点接至地电位,接下来将电路板通电。(如果电路板已经通电并且测试点已经短路至地电位,按下复位键即可)。在电路板通电并且测试点短路情况下,模块会进入测试模式并恢复出厂设置。当复位键使用时,状态LED灯会在启动时就开始闪烁而不是长亮。在按下复位键后,将测试点的short移到地电位,重置线路板。现在,你可以将波特率设定为默认值38400并返回配置菜单了。

接口连接

串行端口波普率设置为384000,数据位设置为8,停止位设置为1,校验位设置为0.

使用RS232串口连接模块,命令将会通过简单ASCII码发送到模块。在没有设定使用二进制输出模式情况下,数据也是通过ASCII码从模块发送出。最便捷的连接模块方式是使用终端程序。如果默认设定改变,务必使用38400-8-N-1连接模块,进行串行端口设定。请关闭流量控制以保证正常运作。将模块插上电源,打开终端程序,就可以开始连接了。此时,终端窗口上会显示设备的配置菜单。短时间内菜单如果没有显示连接,按下模块上的复位键。如果复位键也不起作用,请检查终端程序里是否选择了正确的端口。这样就可以正确完成串行端口设定了。

配置菜单

串口加速度模块MMA7361
固件版本6.0

选择任意菜单选项继续
校准(当前校准值:1525, 1629, 1619)
输出模式(重力值)
输出频率(10Hz
传感器范围(+/- 1.5g)
波特率(115200
退出菜单
选择

这款串口加速度模块只有两种模式可供选择:配置模式和运行模式。当设备首次通电时将会进入配置模式,显示配置菜单。配置菜单内用户可以自定义设置,校准加速器或进入运行模式。配置菜单内用户可以设定波特率和数据输出频率,选择输出模式和加速计范围。每个设定菜单标签下显示了当前的设定值。所有校验和配置设置将会被保存在EEPROM模块,关机或者重置后仍将保留。当波特率改变后,将会立刻运用新的波特率,下次开机后也将保留新的数值。退出配置菜单,进入运行模式,按下“x”键,显示加速计数据。运行模式下,按任意键(或向端口发送一个字符)即可进入配置模式。

校准

模块校准至MMA7361数据表建议的标准值。手动校准设备可以得到更精确的数值。在配置模式下按1校准设备,终端窗口会显示指令,指导用户完成校准过程。

配置菜单(任意时候按X退出)
将会提示您找到每条轴的极大值和极小值

转动您的串口加速计直到您找到适当值

按下除X键外的任意键寄存数值
校准X

找到X轴的极大值

基本上,找到每条轴极大或极小值的静态读数需要两个步骤。首先,按提示沿着特定轴转动设备直到找到极大或极小值。一旦找到适当的阈值后,按下enterreturn键进入下一步。

只有在选定G值输出模式时才需要校准设定。使用原始显示模式时,校准设定可被省略。通电状态下,校准值会被保存在EEPROM, 无需每次开机重复校准。但当加速度计范围改变时,则一定要进行校准,否则,G值会不准确。

输出模式选择

这款串口加速度模块有三种输出模式可供选择,分别是G值模式,原始ADC数据ASCII码模式和原始ADC数据二进制码模式。输出模式的选择决定了终端窗口数据显示方式。在配置菜单中按2键选择输出模式。不同输出模式有不同的最大输出频率。切换输出模式后,如果现行输出频率大于新模式的上限,会自动调整为现行模式的最大值。

选择期望输出模式
重力模式
原始值模式
原始值二进制模式

所有三种输出模式都获益于Atmega328ADC的运用。应用于自由运转的ADC读数的平均滤波器持续作用,所以终端窗口上显示的数值总是前四次读数的平均值。为了在显示读数前能够四次更新数值,所有模式的输出频率限制在250HZ内。

重力输出模式

重力输出模式显示当前各轴G值,这些数值是通过MMA7361显示的电压值和现行模式设定计算出来的。设备校准后,校准值可以用来计算更精确的G值。另外,数据表上的缺省值可以用来计算毫克为单位的电压传输比。以下是一个G值输出的例子。

0.22 0.18 1.01
0.23 0.16 0.98
0.24 0.17 0.98
0.24 0.17 0.99
0.22 0.18 1.02

输出值永远显示小数点前一位,精确到后两位。XYZ值间用制表符两两隔开。Z值后有换行符。按照X.Y.Z顺序排列。计算G值要运要浮点运算。这就需要限制重力输出速度。下列表格显示了当前波普率基础上的最大输出频率值。

重力模式下选定波特率最大输出频率

波特率

最大输出频率

4800

25

9600

45

14400

66

19200

83

38400

125

57600

142

115200

166

原始模数转化器(ADCASCII码输出模式

原始模数转化器ASCII码输出模式就是用ASCII字符表示各轴ADC计算值。ADC能够读取的最大值是1023,最小值是0. 阅读“Atmeg328数据表转换器部分”或SparkFun网站上的本指南,了解如何将ADC值转换为电压值。您还可以通过阅读MMA7361数据表,了解如何将电压值转换为G值。在本文档的顶部你可以下载到相关材料。以下是原始模数转化器ASCII码输出模式中串口加速度计的输出样本。

0711 0525 0559
0520 0560 0711
0711 0520 0558
0522 0559 0711
0709 0524 0561

结果显示XYZ轴的ADC值间用制表符两两隔开。Z轴数值后有一个换行符。每个数值都包含四个字符。输出率多少受到必须显示的字符数限制。下表阐明了不同波特率对应的最大输出频率。 

ASCII模式下选定波特率最大输出频率.

波特率

最大输出频率

4800

27

9600

58

14400

76

19200

111

38400

200

57600

250

115200

250

ADC二进制码输出模式

除了它是以二进制码而不是ASCII码形式传送至端口这点,ADC二进制码输出模式和ASCII模式基本相同。这意味着光依靠在终端窗口粗略的扫视并不能成功解码。如果使用程序解释数据,二进制值相对更容易解析。下面是本模式一个例子。

#xw$#;w$#yx$#ww$#x$#yx$#xx$#<y$#yx$#xx$
#=x$#xx$#xx$#=<y$#xx$#vw$#=<w$#wx$#[y$#?!

数值比较混乱,但没关系,能获取有用信息就行。输出数值有一些固定模式,例如,每个数值以#值开头,以$结尾。在开头结尾字母间有六个字节,其中两个代表每个值的ADC值。先是ADC值的最高有效位发送到串行端口,再是它的最低有效位。一般输出值格式如下列所示:

['#'][High X Byte][Low X Byte][High Y Byte][Low Y Byte][High Z Byte][Low Z Byte]['$']

注意以上所有数值间没有空格,没有回车符。因为输出模式时,要在更低波特率基础上达到更高输出率,所传递的字符数是有限的。下表是二进制模式不同波特值最高输出频率

.二进制模式下选定波特率最大输出频率

波特率

最大输出频率

4800

47

9600

90

14400

125

19200

166

38400

250

57600

250

115200

250

输出频率选择

输出频率选择菜单里,您可以选择传送至串行端口的输出频率值。在配置菜单里按3键进入菜单,菜单里有指示指导用户如何提高或降低输出频率。按ID键增加或降低输出频率。按X键离开菜单。新设定的内容将会被保存。下次开机后仍使用新设定。请牢记,每一种输出模式有输出频率的限制,波特率变化,频率限制也会相应变化。如果选定的频率值超过了设备的上限,会自动降低至符合当前配置。波特率降低时,输出频率也会相应超出负荷。这种现象只有在当前新设定的波特率输出极大值低于输出率的情况下才会发生。

选定你要的输出频率。按J键增加,D键降低
X键退出
频率范围由输出模式和波特率自动选定
输出频率:10

关于如何决定极大值的几点注意事项

传感器范围

MMA7361有两个不同的探测范围,+/-1.5G +/-6G。按4键进入传感器菜单,设定范围。改变传感器范围会使用户的校准值超过负荷。在设定更改后设备需要重新校准。在传感器范围菜单里按1键选择+/-1.5G模式,或者按2键选择+/-6g模式。按任意其他键会保持原始设定,退出菜单。

选择您想要的加速度计探测范围
[1] +/- 1.5g
[2] +/- 6.0g

波特率

在波特率菜单里可以改变串口加速器模块的波特率。在配置菜单里按5进入波特率菜单,在那里,您能看到支持的波特率列表。

选定你想要的波特率
[1] 4800
[2] 9600
[3] 14400
[4] 19200
[5] 38400
[6] 57600
[7] 115200

默认的波特率为38400,选择想要的波特率对应的数字来更改。选择完成后,将即刻更改至新的数值并被保存在EEPROM. 如果想从设备上直接读取数据,仅需要改变终端机的波特率。如果设备的波特率未知,按下复位键可以恢复默认值。想要了解更多信息,请阅读“恢复出厂设置“部分。

运行模式

运行模式中模块会持续显示X,YZ轴数值直到用户退出此模式。数值会根据配置菜单中选定的配置设定显示。新的加速度值会根据选定的输出模式,以输出频率设定的速度显示,不超过选定的传感器范围限制。

在配置菜单内按X键进入运行模式。按任意键退出运行模式返回配置菜单。

规格1.3 x 1.25" (33.2 x 31.7 mm)

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