物流運輸監(jiān)測中振動測量系統(tǒng)實現(xiàn)

引言

　 物流是物品從供應(yīng)地向接收地的實體流動過程，根據(jù)實際需要，將運輸、儲存、裝卸、搬運、包裝、流通加工、配送、信息處理等基本功能實施有機結(jié)合。運輸是現(xiàn)代物流業(yè)中十分重要的一個環(huán)節(jié)之一，通過運輸，向生產(chǎn)者源源不斷地運送生產(chǎn)材料，保證生產(chǎn)的順利進行，同時又把商品不斷地運送到消費市場，滿足消費者的需求。

　　由于生產(chǎn)需求的多元化，運輸?shù)奈锲肪哂卸鄻有?，對運輸?shù)囊蟪尸F(xiàn)多樣化。易碎物品或危險品的運輸，需要對其運輸過程中的振動參數(shù)進行監(jiān)測，以保證運輸物品的完整性或安全性。

　　本文提出并實現(xiàn)了一種用于物流運輸過程監(jiān)測的振動測量系統(tǒng)，用振動傳感器采集運輸車輛的振動信息。系統(tǒng)采集到的振動信息，可以存儲起來用于對物流運輸過程的分析。同時，振動系統(tǒng)還可以和報警系統(tǒng)連接，當(dāng)振動數(shù)據(jù)超出安全區(qū)間時進行報警提示。

　　1 測量系統(tǒng)及硬件設(shè)計

　　1.1 測量系統(tǒng)設(shè)計

　　本文提出的振動測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，以ATmega16L單片機和加速度傳感器MMA7260為核心，配以外圍電路組成。如需在振動超標(biāo)時報警，系統(tǒng)可以和相應(yīng)的報警系統(tǒng)連接。

　　1.2 MMA7260加速度傳感模塊

　　系統(tǒng)采用MMA7260加速度傳感器測量振動參數(shù)。MMA7260由美國飛思卡爾公司生產(chǎn)，是一種低成本、低功耗、開啟快速，功能完善抗震能力強的三軸加速度傳感器，共有四檔測量范圍供選擇，分別是1.5g，2g，4g，6g，其中1.5g的精確度最高，達到了800 mv/g;MMA7260具有休眠模式，在休眠模式時的電流為3μA。

　　MMA7260加速度傳感器輸出模擬電壓信號來表征運動物體的加速度，輸出的模擬電壓信號與加速度成正比，模擬信號經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換后由微控制器進行計算處理。圖2給出了MMA7260的引腳的示意圖，其中Xout，Yout，Zout分別是X，Y，Z模擬電壓輸出引腳，G1，G2是量程選擇引腳，VCC是傳感器工作電源引腳，VSS是傳感器接地引腳。

　　在使用MMA7260加速度傳感器時，需要根據(jù)實際要求，通過對引腳4和引腳5賦予不同的數(shù)值以選擇合適的量程，具體的選擇方式和所對應(yīng)的量程范圍及靈敏度見表1。

　　1.3 控制器與加速度數(shù)據(jù)采集

　　本測量系統(tǒng)采用ATMEL公司的單片機ATmega16L作為主控制器。ATmega16L是高性能低功耗8位單片機，內(nèi)部具有16 kB可編程Flash，0.5 kB的E2PROM，1 kB片內(nèi)SRAM，內(nèi)部集成了一個逐次比較式ADC電路，具有10位精度，13～260μs的轉(zhuǎn)換時間，8路可選的單端輸入通道。

　　ATmega16與MMA7260的連接如圖3所示，用單片機PA口中的PA0，PA1，PA2分別作為MMA7260振動傳感器X，Y，Z三個軸模擬電壓的輸入端。接收到的模擬電壓信號由單片機內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后對數(shù)據(jù)進行處理。單片機的PC3引腳和PC4引腳用作振動傳感器量程選擇的控制端。MMA7260的G1和G2分別連接單片機的PC3引腳和PC4，通過控制PC3引腳和PC4引腳的輸出電平選擇所需量程，本系統(tǒng)中采用1.5g的量程，因此PC3引腳和PC4引腳均輸出低電平。MMA7260的Sleep Mode引腳連接到單片機中的PC1引腳，讓此引腳輸出高電平，允許傳感器進入睡眠模式，睡眠模式下具有節(jié)能效果。