一種九軸mems傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到九軸MEMS傳感器的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種用于測(cè)定X軸、y軸和z軸的角速度、加速度和磁場(chǎng)的九軸MEMS傳感器，可用于振動(dòng)、導(dǎo)航、姿勢(shì)測(cè)量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，測(cè)控領(lǐng)域?qū)鞲衅鞯牟杉群晚憫?yīng)速度和頻帶等都提出了更高的要求，而與之對(duì)應(yīng)的是新一代的MEMS元件也積極迎合技術(shù)創(chuàng)新的需要，向整合振動(dòng)儀、加速度計(jì)、磁力計(jì)與壓力感測(cè)器等多軸MEMS元件方向發(fā)展。陀螺儀是振動(dòng)、導(dǎo)航和姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)中的核心傳感器，通過測(cè)量慣性空間的三維角速度、三維加速度及三維磁場(chǎng)強(qiáng)度，實(shí)時(shí)輸出物體在空間中的姿態(tài)角。隨著MEMS(Micro Electro MechanicalSystem微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)的快速發(fā)展，該類型的陀螺儀傳感器使用越來越廣泛，開始滲透至醫(yī)療、娛樂、安全、財(cái)務(wù)等其他領(lǐng)域，對(duì)社會(huì)的方方面產(chǎn)生了重要的影響。
[0003]角速度、加速度、磁場(chǎng)信號(hào)的集成性測(cè)量傳感器及其數(shù)據(jù)傳輸是研究的重要方向，將改變傳統(tǒng)傳感器的發(fā)展方向。目前傳統(tǒng)的傳感系統(tǒng)主要為ICP傳感器應(yīng)用系統(tǒng)，如圖1所示，主要有ICP傳感器01、功率放大器02和數(shù)據(jù)采集器03三個(gè)部件組成，由數(shù)據(jù)采集器03對(duì)ICP傳感器01得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，再傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)04。由三者組合起來的傳感器系統(tǒng)往往體積巨大，攜帶不方便，安裝流程復(fù)雜，而且價(jià)格比較昂貴，普通用戶難以承擔(dān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種九軸MEMS傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)角速度、加速度和磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行安全可靠的采集、存儲(chǔ)，并穩(wěn)定高速地傳輸數(shù)據(jù)給上位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和保存。
[0005]—種九軸MEMS傳感器，包括下位機(jī)和上位機(jī)，所述下位機(jī)包括微控制器模塊、陀螺儀模塊、電源模塊、存儲(chǔ)器模塊和傳輸模塊，其中陀螺儀模塊、電源模塊、存儲(chǔ)器模塊、傳輸模塊分別與微控制器模塊相連；所述上位機(jī)包括數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、模式選擇模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)保存模塊和圖形顯示模塊，其中數(shù)據(jù)收發(fā)模塊為模式選擇模塊、參數(shù)設(shè)置模塊和數(shù)據(jù)處理模塊提供數(shù)據(jù)傳輸通道，數(shù)據(jù)處理模塊為數(shù)據(jù)保存模塊和圖形顯示模塊提供處理后的數(shù)據(jù)；所述下位機(jī)和上位機(jī)通過有線或無線方式進(jìn)行通信。
[0006]其中，所述傳輸模塊為USB模塊、藍(lán)牙模塊或者WIFI模塊中的至少一種。
[0007]其中，所述傳輸模塊為USB模塊，所述下位機(jī)和上位機(jī)通過USB總線連接通信。
[0008]其中，所述傳輸模塊為藍(lán)牙模塊，所述下位機(jī)和上位機(jī)通過藍(lán)牙技術(shù)連接通信。
[0009]其中，所述傳輸模塊為WIFI模塊，所述下位機(jī)和上位機(jī)通過WIFI連接通信。
[0010]其中，所述微控制器模塊包括CPU、SPI控制器、A/D轉(zhuǎn)換器、I2C控制器，所述SPI控制器、A/D轉(zhuǎn)換器、I2C控制器分別與CPU相連接。
[0011]其中，所述存儲(chǔ)器模塊通過SPI控制器與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；所述電源模塊通過A/D轉(zhuǎn)換器讓CPU監(jiān)控電量；所述陀螺儀模塊通過I2C控制器將數(shù)據(jù)傳送到CPU。
[0012]其中，所述陀螺儀模塊包括信號(hào)采集電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、I2C控制器，所述信號(hào)采集電路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后與I2C控制器相連接。
[0013]其中，?目息米集電路包括角速度?目號(hào)米集電路、加速度?目號(hào)米集電路、磁力場(chǎng)?目號(hào)米集電路。
[0014]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，利用上位機(jī)用于對(duì)下位機(jī)的模式、參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并對(duì)下位機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的提取、處理和保存；下位機(jī)用于對(duì)角速度、加速度和磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行采集，處理、存儲(chǔ)和傳輸，并對(duì)電源進(jìn)行管理。產(chǎn)生如下有益效果:(I)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了小型化處理，使得整個(gè)系統(tǒng)便于攜帶和安裝；(2)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了低功耗處理，使得整個(gè)系統(tǒng)在鋰電池供電下，能夠工作數(shù)小時(shí)，保證系統(tǒng)在缺少外部電源的情況下，能正常工作；
(3)上位機(jī)應(yīng)用程序通過多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高速接收下位機(jī)數(shù)據(jù)和高速的發(fā)送控制指令及參數(shù)。
【附圖說明】
[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的ICP傳感器應(yīng)用系統(tǒng)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明九軸MEMS傳感器結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖3為本發(fā)明九軸MEMS傳感器微控制器模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖4為本發(fā)明九軸MEMS傳感器陀螺儀模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖5為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]圖6為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例一的上位機(jī)工作流程圖。
[0021]圖7為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例一的下位機(jī)工作流程圖。
[0022]圖8為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例一的應(yīng)用系統(tǒng)示意圖。
[0023]圖9為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]圖10為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例二的上位機(jī)工作流程圖。
[0025]圖11為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例二的下位機(jī)工作流程圖。
[0026]圖12為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例二的應(yīng)用系統(tǒng)示意圖。
[0027]圖13為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)框圖。
[0028]圖14為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例三的上位機(jī)工作流程圖。
[0029]圖15為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例三的下位機(jī)工作流程圖。
[0030]圖16為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例三的應(yīng)用系統(tǒng)示意圖。
[0031]圖17為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)框圖。
[0032]圖18為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例四的上位機(jī)工作流程圖。
[0033]圖19為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例四的下位機(jī)工作流程圖。
[0034]圖20為本發(fā)明九軸MEMS傳感器實(shí)施例四的應(yīng)用系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為了使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加的清晰，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做出更為詳細(xì)的說明，在下面的描述中，闡述了很多具體的細(xì)節(jié)以便于充分的理解本發(fā)明，但是本發(fā)明能夠以很多不同于描述的其他方式來實(shí)施。因此，本發(fā)明不受以下公開的具體實(shí)施的限制。
[0036]—種九軸MEMS傳感器，如圖2所示，包括下位機(jī)和上位機(jī)，所述下位機(jī)包括微控制器模塊、陀螺儀模塊、電源模塊、存儲(chǔ)器模塊和傳輸模塊，其中陀螺儀模塊、電源模塊、存儲(chǔ)器模塊、傳輸模塊分別與微控制器模塊相連；所述上位機(jī)包括數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、模式選擇模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)保存模塊和圖形顯示模塊，其中數(shù)據(jù)收發(fā)模塊為模式選擇模塊、參數(shù)設(shè)置模塊和數(shù)據(jù)處理模塊提供數(shù)據(jù)傳輸通道，數(shù)據(jù)處理模塊為數(shù)據(jù)保存模塊和圖形顯示模塊提供處理后的數(shù)據(jù)；所述下位機(jī)和上位機(jī)通過有線或無線方式進(jìn)行通
?目O
[0037]其中，所述傳輸模塊為USB模塊、藍(lán)牙模塊或者WIFI模塊中的至少一種。
[0038]其中，所述傳輸模塊為USB模塊，所述下位機(jī)和上位機(jī)通過USB總線連接通信。
[0039]其中，所述傳輸模塊為藍(lán)牙模塊，所述下位機(jī)和上位機(jī)通過藍(lán)牙技術(shù)連接通信。
[0040]其中，所述傳輸模塊為WIFI模塊，所述下位機(jī)和上位機(jī)通過WIFI連接通信。
[0041]其中，所述微控制器模塊，如圖3所示，包括CPU、SPI控制器、A/D轉(zhuǎn)換器、I2C控制器，所述SPI控制器、A/D轉(zhuǎn)換器、I2C控制器分別通過內(nèi)部總線與CPU相連接。
[0042]其中，所述存儲(chǔ)器模塊通過SPI控制器與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；所述電源模塊通過A/D轉(zhuǎn)換器讓CPU監(jiān)控電量；所述陀螺儀模塊通過I2C控制器將數(shù)據(jù)傳送到CPU。
[0043]其中，所述陀螺儀模塊，如圖4所示，包括信號(hào)采集電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、I2C控制器，所述信號(hào)采集電路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后與I2C控制器相連接。
[0044]其中，?目號(hào)米集電路包括角速度?目號(hào)米集電路、加速度?目號(hào)米集電路、磁力場(chǎng)?目號(hào)米集電路。
[0045]其中，所述微控制器模塊用于接收陀螺儀模塊傳送來的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償處理、傳輸或存儲(chǔ)；以及采集電源電壓信號(hào)，判斷系統(tǒng)供電是否