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· 智能控制技术 · 尹 静 低功耗便携式加速度信号记录仪的研制 49 低功耗便携式加速度信号记录仪的研制 尹 静 (上海建桥学院 信息技术系，上海 201319) 摘要 ：在详细介绍了Freescale高集成度三轴加速度传感器芯片MMA7260工作原理的基础上，提 出了一种以MMA7260为传感器，以TI公司低功耗处理器MSP430F149为控制核心，以SD卡为 大容量存储设备的低功耗便携式加速度信号记录仪的软硬件设计方案，实现了人体 日常活动时 加速度信号的动态采集和实时记录，并且将加速度信号 以文件 的形式存储在 SD卡中，便于上位 机的读取和进一步分析。最后对该系统进行了实验分析，分析结果表明，所设计的便携式加速度 信号记录仪可以准确地捕获人体行走时产生的三维加速度信号。 关键词：加速度传感器；MSP430微处理器；SD卡；步态分析 中图分类号 ：TP368．2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1672—1616(2011)09—0049—04 行走是人类 日常生活中重复最多的一种运动 ， 态研究者使用。 每个人的行走姿态都有其独特性，步态中隐含着人 整个系统的硬件电路主要分为以下几个重要 体运动控制系统的基本规律和特征，目前步态研究 组成部分：信号采集单元、控制单元、时钟单元、存 主要依赖于视频和图像处理技术，该类方法具有复 储单元、人机交互单元、电源系统。图1为加速度 杂、成本高、易受环境因素影响、限制测试者的日常 信号记录仪的硬件结构框图。 行动等缺点。而最近利用加速度信号提取受试者 步态特征的方法给步态研究带来了新思路，并且可 以在很大程度上克服上述方法的缺点_l1J。这是 因为人体行走时其重心不仅在水平方向，而且在左 右方向、垂直方向上不断改变着位置和速度。其中 身体重心在垂直方向上的速度变化，即加速度，与 各关节及其活动肌肉的力学状况密切相关。由于 目前微机械加工和集成电路工艺飞速发展，催生了 高集成度加速度传感器芯片的问世，配合高性能、 低功耗微处理器以及大容量存储设备，使得长时、 图 1 加速度信 号记 录仪硬 件结构框 图 动态记录人体H常活动时产生的加速度信号成为 1．2 信号采集单元 可能 加速度信号采集单元主要 由MMA7260加速 度传感器及其外围元件组成，MMA7260是美 国 1 硬件电路方案设计 Freescale公司必威体育精装版推出的一款低成本、单芯片、三 1．1 工作 原理 轴加速度传感器 。该微型电容式加速度传感器融 为了全面地获取和评价受试者活动时产生的 合了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿单元， 加速度信息，仪器使用三轴加速度传感器来感测人 并提供了4种测量范围，分别为：±1．5g，±2g， 体行走时产生的三维加速度信号，然后送至AD转 ±4g和 ±6g。MMA7260还具有很高的灵敏度 ，当选 换器进行数模转换。转换后的数字信号经微处理 择 ±1．5g的测量范围时，灵敏度高达 800mV／g， 器处理后连同相对应的实时时钟信息一起存储到 它采用6mm×6mm×1．45mm QFN的封装，体积 SD卡中，并 以文件的形式保存 ，以供不同领域的步 超小 ，只需很小的板卡空间。MMA7260还提供休 收稿 日期：2011—02—14 作者简介：尹 静(1976一)，女，江苏赣榆人，上海建桥学院讲师，硕士，主要研究方向为电子信息技术、嵌入式应用。