基于ADXL345的井盖倾角传感器的电路设计

摘要：随着无线通信技术、传感器技术、信息采集和处理技术的飞速发展，无线传感网络能够实时地监测、感知、采集和处理各种环境的信息并传送这些信息到需要的用户处。因此无线传感网络在国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐救灾等领域，本文对基于ADXL345加速度传感器的无线节点进行了重点研究提出了基于的无线传感网络系统实现方案。本方案可以实现节点方位检测并对信号进行处理和传送在无线定位。

关键词：ADXL345;无线;传送

井下安全不安全对于城市的发展有着重要的意义，通过无线技术来对井下的信息进行监测会给人们减少不必要的麻烦。选择合适的通讯模块以保证通讯的准确性及稳定性，为了防止窨井盖的丢失，本系统采用三轴加速度传感器ADXL345实时监测井盖的位移信息，使终端在检测到窨井盖有倾角位移后，上传报警信息给监控平台，从而最大限度的降低安全事故的发生。

一、ADXL345模块介绍

ADXL345是一款小而薄的超低功耗3轴加速度计，分辨率高（13位），测量范围达± 16g。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI（3线或4线）或I2 C数字接口访问。ADXL345非常适合移动设备应用。它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。其高分辨率（3.9mg/LSB），能够测量不到1.0°的倾斜角度变化。

如图1所示，本设计选择倾角传感器 ADXL345 模块，能够实时检测相关的状态信息。ADXL345 是一款小而薄的超低功耗 3 轴加速度计，分辨率高，测量范围达±16g。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过 SPI（3线或4线） 或

I2C 数字接口访问。ADXL345非常适合移动设备应用。

二、电路图

该芯片在工作过程中具有极低的功耗，另外，ADXL345加速度计还具有较多的特性给系统节能提供了基础，符合选择芯片的一些基本原则，这也是该加速度计受到青睐的原因之一，除此之外，由于该芯片内部包含一个深度多模式输出 FIFO以及几个运动检测模式和内置微功耗温度传感器，在这之中还包含了阈值可调的唤醒和睡眠工作模式，这使得其工作在这些模式下可以达到很低的功耗，在该模式下当测量速率为6HZ 左右时功耗低至270n A。

综上所述，ADXL345具有低功耗，而且工作寿命时间长，具有阙值可调的睡眠和唤醒工作模式，该芯片的功能强大，可以对井盖的位移监测起到实时动态的监测功能，所以在此次设计中，采用了该芯片来对井盖的位移进行监测。

ADXL345芯片通过SPI和主控芯片连接，SCLK 为时钟线，MOSI和MISO为输入和输出线，CS为从设备使能信号，由主设备控制，芯片内部的INT1 和INT2 位外部中断信号，通过和主控芯片的外部中断引脚相连从而可以唤醒ADXL345进入测量状态，芯片的引脚 1 与电源相连用来保证其正常的工作。加速度传感器的工作原理：监测终端静止时该芯片处于休眠状态，此时会不断地检测在固定时间内的加速度值，如果检测到加速度值大于设定的阈值，则会通过引脚 9 和11 给与主控芯片一个外部中断信号，从而唤醒主控芯片测量模式，然后加速度芯片内部会连续测量20次的加速度值并通过 SPI 通信接口将其发送到主控芯片内部，主控芯片在内部将算下的平均值与设定好的阈值进行比较，如果大于设定好的阈值，则上传报警信息，否则只进行主控芯片进入休眠状态，加速度传感器也进入休眠模式，等待下一次的唤醒。

三、原理

加速度传感器的工作原理：监测终端静止时该芯片处于休眠状态，此时会不断地检测在固定时间内的加速度值，如果检测到加速度值大于设定的阈值，则会通过引脚9 和11给与主控芯片一个外部中断信号，从而唤醒主控芯片测量模式，然后加速度芯片内部会连续测量20次的加速度值并通过 SPI 通信接口将其发送到主控芯片内部，主控芯片在内部将算下的平均值与设定好的阈值进行比较，如果大于设定好的阈值，则上传报警信息，否则只进行主控芯片进入休眠状态，加速度传感器也进入休眠模式，等待下一次的唤醒。

参考文献

[1]孙嘉钰，李红，陈银亮，刘业林，骆琪，蔡天鹏.基于NB-IOT的智能窖井盖监控系统的研究[J].中外企业家，2020（16）：137.

[2]余子安. 基于NB-IoT的智能家居系统设计[D].中国科学技术大学，2019.

[3]基于NB-IoT技术的仓储环境远程监控系统设计[J]. 赵远超，赵建平，徐娟，杨君，许林青.自动化仪表. 2019（03）

[4]肖國贤. 基于NB-IoT的智能井盖设计[D].西安电子科技大学，2019.

[5]朱代先，王力立，刘冰冰，孙小婷，胡齐涛，刘刚.基于NB-IoT的智慧井盖监测系统设计与实现[J].计算机测量与控制，2019，27（10）：55-59.

[6]聂影，邵世云龙.基于ADXL345倾角传感器的老人防跌倒检测与报警系统[J].科技风，2020（34）：22-23.

[7]纪利琴，欧杨磊，孙静，苏巧平.基于ADXL345无线避障小车控制系统设计[J].贵阳学院学报（自然科学版），2018，13（04）：66-69+88.

作者简介：

马薪显，男，1987年11月7日出生，硕士，辽宁省辽阳市人，研究方向控制工程，辽宁建筑职业学院机电工程学院讲师。

（辽宁建筑职业学院 辽宁 辽阳 111000）