用于物流运输过程监测的振动测量系统

２０１１年７月１日

现代电子技术

ＭｏｄｅｒｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｉｑｕｅ

第３４卷第１３期

Ｊｕｌ．２０１１Ｖ０１．３４ＮＯ．１３

/

用于物流运输过程监测的振动测量系统

王以忠，王明银，张

锐，黄华芳，李

达

（天津科技大学电子信息与自动化学院，天津３００２２２）

摘要：为了实现对物流运输过程，特别是对易碎物品或危险物品的运输过程中振动的监测，提出了一种以ＡＴｍｅｇａｌ６Ｌ单片机为微控制器的振动测量系统，设计了系统的结构、硬件和软件流程。在物流运输中，该系统每隔一定时间通过微控制器控制振动传感器ＭＭＡ７２６０采集运输振动信息。用实现的系统进行了振动测量实验，表明该系统运行良好，可应用于物流运输车辆的振动监测。

关键词：ＭＭＡ７２６０；振动测量；物流运输；过程监测

中图分类号：ＴＮ９１１．７—３４

文献标识码：Ａ

文章编号：１００４—３７３Ｘ（２０１１）１３—０１３３—０３

Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＭＡ７２６０；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｉｎｌｏｇｉｓｔｉｃｓ；ｐｒｏｃｅｓｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ

振动测量系统，用振动传感器采集运输车辆的振动信０

引言

息。系统采集到的振动信息，可以存储起来用于对物流现代物流业已经成为促进经济发展的主要动力之运输过程的分析。同时，振动系统还可以和报警系统连一，是促进经济发展的主体行业。物流是物品从供应地接，当振动数据超出安全区间时进行报警提示。向接收地的实体流动过程，根据实际需要，将运输、储１测量系统及硬件设计

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ｎ］。运输是现代物流业中十分重要１．１

测量系统设计

的一个环节之一，通过运输，向生产者源源不断地运送本文提出的振动测量系统结构如图１所示，以

生产材料，保证生产的顺利进行，同时又把商品不断地ＡＴｍｅｇａｌ６Ｌ单片机和加速度传感器ＭＭＡ７２６０为核运送到消费市场，满足消费者的需求口］。

心，配以外围电路组成。如需在振动超标时报警，系统由于生产需求的多元化，运输的物品具有多样性，可以和相应的报警系统连接。

对运输的要求呈现多样化‘３‘４］。普通物品的运输，对运输过程没有特殊要求。而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．｛一，０警！

ｌ－ｇ：品的完整性或安全性。

＿．ｒｙ型

本文提出并实现了一种用于物流运输过程监测的

收稿日期：２０１Ｉ－０１—２５

基金项目：天津市高等学校科技发展基金计划项目

（２００７０８０３）；天津市科技支撑计划重点项目

图１系统结构

（０８ＺＣＫＦＮＣ００７００）

万方数据

１３４

现代电子技术

ＭＭＡ７２６０加速度传感模块

２０１１年第３４卷

１．２

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ＰＣＡ引脚的输出电平选择所需量程，本系统中采用１．５９的量程，因此ＰＣ３引脚和ＰＣＡ引脚均输出低电平。ＭＭＡ７２６０的ＳｌｅｅｐＭｏｄｅ引脚连接到单片机中的ＰＣＩ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。

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１．５９，２９，４９，６９，其中１．５９的精确度最高，达到了８００ｍＹ／ｇ；ＭＭＡ７２６０具有休眠模式，在休眠模式时的电流哺嵋３为３“Ａ。

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［７］，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。

Ｘｏｕｔ

Ｓｌｅｅｐ

Ｍｏｄｅ

ＧＮＤ

ＹｏｕｔＺｏｕｔＧＩ

ＶＣｃ／３３Ｖ

ＮＣ

Ｇ２

ＶＣＣ／５Ｖ

图３传感器连接图

图２

ＭＭＡ７２６０引脚示意图

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‘８｜，具体的选择方式和所对应的量程范围及灵敏度见表１。

表１量程范围选择

２测量系统软件设计

测量系统软件主要包括硬件初始化和数据处理。初始化包括单片机的ＡＤＭＵＸ寄存器初始化，单片机Ｉ／Ｏ口初始化。数据处理包括振动信息采集及Ａ／Ｄ转换后的数据处理。系统软件采用Ｃ语言编程设计，软件流程图如图４所示。系统上电之后，首先进行初始化，然后系统开始进行数据采集和处理。主控制器采用中断方式进行工作，每隔一定时间从ＭＭＡ７２６０振动传感器中读取振动信息，单片机对模拟数据进行Ａ／Ｄ转换，并对其进行处理，然后进入低功耗休眠状态。

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ＡＴ—ｍｅｇａｌ６Ｌ作为主控制器。ＡＴｍｅｇａｌ６Ｌ是高性能低功耗８位单片机，内部具有１６ｋＢ可编程Ｆｌａｓｈ，０．５

ｋＢ

的Ｅ２ＰＲＯＭ，１ｋＢ片内ＳＲＡＭ，内部集成了一个逐次比较式ＡＤＣ电路，具有１０位精度，１３～２６０／２ｓ的转换时间，８路可选的单端输入通道［９＿１０］。

ＡＴｍｅｇａｌ６与ＭＭＡ７２６０的连接如图３所示，用单片机ＰＡ口中的ＰＡ０，ＰＡｌ，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。

图４软件流程图

万方数据

第１３期

王以忠等：用于物流运输过程监测的振动测量系统

１３５

在对振动传感器的三个轴的电压信息进行采集时，把Ａ／Ｄ转换器的工作方式设置成了自由转换方式，采用轮询方式分别对Ｘ，ｙ和Ｚ轴的电压信息进行采集，然后进入休眠状态。通过定时计数器设定一个时间，定时时间到从休眠状态唤醒，继续采集Ｘ，ｙ，Ｚ三轴的电压信息。

３系统实现及实验

本文实现的振动测量系统如图５所示，ＭＭＡ７２６０振动传感器实现振动信息采集，单片机对数据进行Ａ／Ｄ转换和处理。需要指出的是，在实现的样例系统中加入

了ＲＳ２３２串口，以将测量数据输到ＰＣ机，方便系统

输过程进行监测。介绍了系统的构成、硬件设计和软件流程，并给出了实现的系统，以此进行了振动测量实验．结果表明，系统运行良好，能够准确地记录振动参数，可以广泛地应用在物流运输监测系统中，作为车辆运输过程振动监测的一种有效手段。

＂Ｍ＂Ｍｎ弛ｎⅪ

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８

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６７

调试。

图６振动实验数据参考文献

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Ｅ２］李日保．现代物流信息化［Ｍ］．北京：经济管理出版社，２００５．［３］张弦．物流设施与设备［Ｍ］．上海：复旦大学出版社，２００６．

图５

系统实现实物图

［４］吴景新．论我国物流运输的现状及对、策［Ｊ］．黑龙江科技信

息，２０１０（１２）：９０．

为了验证本文设计的系统，在实验室环境下进行了运输振动模拟测试。实验时，把振动传感器ＭＭＡ７２６０

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ＵＳＡ：Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ，２００４．

固定在玩具小车上面，晃动小车以产生振动，同讨采集

振动传感器输出的数据。部分实验数据如图６所示，可以看出，当小车受到振动时，传感器能明显地检测到振动的信息。４结语

本文研究并设计了一种用于物流运输过程监测的振动测量系统，以对怕磕碰、易碎物品或危险品等的运

作者简介：王以忠

［６］邢辉，赵敏．基于ＭＭＡ７２６０加速度传感器的电子计步器

［Ｊ］．中国高新技术企业，２０１０（３３）：６３—６４．

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［８］侯向锋，刘蓉，周兆丰．加速度传感器ＭＭＡ７２６０在步态特

征提取中的应用［Ｊ］．传感技术学报，２００７，２０（３）：５０７—５１１．［９］Ａｔｍｅｌ．Ａｔｍｅｇａｌ６Ｌｄａｔａｓｈｅｅｔ［Ｒ］．ＵＳＡ：Ａｔｍｅｌ，２００４．［１０］张军．ＡＶＲ单片机应用系统开发典型实例［Ｍ］．北京：中国

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男，１９６３年出生，天津人，教授，博士。主要从事测控技术方面的研究。

（上接第１３２页）

［４］新编国内外二极管速查手册编写组。新编国内外二极管速

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男，１９８８年出生，吉林长春人。主要研究方向为电于信息科学与技术。

万方数据

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1kd1.html