三軸加速計(jì)傳感器：Arduino ADXL345 三軸加速度計(jì) 三軸加速度傳感器
產(chǎn)品介紹：
ADXL345 是一款小巧纖薄的低功耗三軸加速度計(jì)，可以對高達(dá)±16 g的加速度進(jìn)行高分辨率（13 位）測量。數(shù)字輸出數(shù)據(jù)為 16 位二進(jìn)制補(bǔ)碼格式，可通過SPI （3 線或 4 線）或者I2C數(shù)字接口訪問。ADXL345 非常適合移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用。它可以在傾斜檢測應(yīng)用中測量靜態(tài)重力加速度，還可以測量運(yùn)動(dòng)或沖擊導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)加速度。它具有高分辨率（4 mg/LSB），能夠測量約 0.25°的傾角變化。使用 ADXL345 等數(shù)字輸出加速度計(jì)時(shí)，無需進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而可以節(jié)省系統(tǒng)成本和電路板面積。此外，ADXL345是一款小而薄的超低功耗3軸加速度計(jì)，分辨率高(13位)，測量范圍達(dá)± 16g。數(shù)字輸出數(shù)據(jù)為16位二進(jìn)制補(bǔ)碼格式，可通過SPI(3線或4線)或I2C數(shù)字接口訪問。ADXL345非常適合移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用。它可以在傾斜檢測應(yīng)用中測量靜態(tài)重力加速度，還可以測量運(yùn)動(dòng)或沖擊導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)加速度。其高分辨率(3.9mg/LSB)，能夠測量不到1.0°的傾斜角度變化。該器件提供多種特殊檢測功能。活動(dòng)和非活動(dòng)檢測功能通過比較任意軸上的加速度與用戶設(shè)置的閾值來檢測有無運(yùn)動(dòng)發(fā)生。敲擊檢測功能可以檢測任意方向的單振和雙振動(dòng)作。自由落體檢測功能可以檢測器件是否正在掉落。這些功能可以獨(dú)立映射到兩個(gè)中斷輸出引腳中的一個(gè)。正在申請專利的集成式存儲(chǔ)器管理系統(tǒng)采用一個(gè)32級先進(jìn)先出(FIFO)緩沖器，可用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，從而將主機(jī)處理器負(fù)荷降至低，并降低整體系統(tǒng)功耗。低功耗模式支持基于運(yùn)動(dòng)的智能電源管理，從而以極低的功耗進(jìn)行閾值感測和運(yùn)動(dòng)加速度測量。ADXL345采用3 mm × 5 mm × 1 mm，14引腳小型超薄塑料封裝。
產(chǎn)品圖片：
ADXL345三軸加速度 小巧纖薄
可以在傾斜檢測應(yīng)用中測量靜態(tài)重力加速度
還可以測量運(yùn)動(dòng)或沖擊導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)加速度
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ADXL345三軸加速度計(jì)（點(diǎn)擊名稱）
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三軸加速計(jì)傳感器：三軸加速度傳感器
在加速度傳感器中有一種是三軸加速度傳感器，同樣的它是基于加速度的基本原理去實(shí)現(xiàn)工作的，加速度是個(gè)空間矢量，一方面，要準(zhǔn)確了解物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，必須測得其三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量；另一方面，在預(yù)先不知道物體運(yùn)動(dòng)方向的場合下，只有應(yīng)用三軸加速度傳感器來檢測加速度信號。由于三軸加速度傳感器也是基于重力原理的，因此用三軸加速度傳感器可以實(shí)現(xiàn)雙軸正負(fù)90度或雙軸0-360度的傾角，通過校正后期精度要高于雙軸加速度傳感器大于測量角度為60度的情況。現(xiàn)在無人機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
三軸加速計(jì)傳感器：三軸加速度傳感器和六軸慣性傳感器_[算法][三軸、六軸、九軸傳感器算法分析] 1、分享一個(gè)三軸加速計(jì)matlab動(dòng)態(tài)可視化腳本...
一、有啥用
這里用的是LIS3DH三軸加速計(jì)，輸出為X、Y、Z軸的加速度，通過串口連接電腦，電腦里運(yùn)行matlab腳本通過串口實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)并做可視化顯示。
這里雖然是針對LIS3DH的，其實(shí)稍作修改即可適用其他型號的運(yùn)動(dòng)傳感器，如：MPU6050，甚至是其他格式的串口數(shù)據(jù)。
二、具體分析
首先通過串口傳來的數(shù)據(jù)格式為：6位X軸加速計(jì)整數(shù)+空格+6位Y軸+空格+6位Z軸+換行
printf("%6d %6d %6d
", data.AXIS_X/16, data.AXIS_Y/16, data.AXIS_Z/16);
那么matlab如何讀取串口并對其數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示的呢？
serial.m
1 %
2 clc;3
4 globalt;5 globalx;6 global ii;%數(shù)組下標(biāo)7
8 global m_x;%3軸加速度9 globalm_y;10 globalm_z;11
12 global d_a;%差分13
14 t = [0];15 ii = 0;16 x = -100;17
18 m_x = [0];19 m_y = [0];20 m_z = [0];21 d_a = [0];22
23 subplot(1,2,1);%將x,y,z軸加速度圖像繪制在整個(gè)1X2界面中的第1格
24 p = plot(t,m_x,t,m_y,t,m_z,'EraseMode','background','MarkerSize',5);%初始化圖像，圖像中有3條線(t,m_x)，(t,m_y)，(t,m_z)
25 axis([x-200 x+200 -1600 1600]);%設(shè)置顯示窗口，前兩個(gè)是x軸的最小、最大極限；后兩個(gè)是y軸最小、最大極限
26 grid on;%繪制網(wǎng)格(如果不加這句就不繪制網(wǎng)格)27 subplot(1,2,2);28 q = plot(t,d_a,'EraseMode','background','MarkerSize',5);%同理，這里只有一條線29 axis([x-200 x+200 -1600 1600]);30 grid on;31
32 %%
33
34 try
35 s=serial('com5');36 catch
37 error('cant serial');38 end
39 set(s,'BaudRate', ,'DataBits',8,'StopBits',1,'Parity','none','FlowControl','none');%設(shè)置串口屬性等40 s.BytesAvailableFcnMode = 'terminator';41 s.BytesAvailableFcn = {@callback,p,q};%設(shè)置串口回調(diào)函數(shù)，串口有數(shù)據(jù)傳輸過來就會(huì)轉(zhuǎn)到回調(diào)函數(shù)，p、q為參數(shù)42
43 fopen(s);%打開串口44
45 pause;%按任一按鍵結(jié)束46 fclose(s);47 delete(s);48 clear s49 close all;50 clear all;
該文件是主文件，首先聲明各種全局變量(matlab全局變量其他函數(shù)使用時(shí)需要用global聲明)，然后對這些全局變量初始化，接著實(shí)例化兩個(gè)繪圖窗口(第一個(gè)窗口3條線——分別是x、y、z三軸的加速度隨時(shí)間變化曲線；第二個(gè)窗口一條線——是差分隨時(shí)間變化曲線)。34行之后為設(shè)置串口、打開串口，接下來動(dòng)態(tài)繪圖所有操作均在回調(diào)函數(shù)中進(jìn)行了。
來看看回調(diào)函數(shù)
callback.m
1 %%
2 function callback(s,BytesAvailable,p,q)3
4 global t; %引用全局變量(4-12行)
5 global x;
6 global ii;%數(shù)組下標(biāo)
7
8 global m_x;%3軸加速度
9 global m_y;
10 global m_z;
11
12 global d_a;%差分13
14 out = fscanf(s);%讀取串口數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為num數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在data中
15 data = str2num(out);16
17 t = [t ii];%數(shù)組插入最新數(shù)據(jù)在最后面
18 m_x = [m_x data(1,1)];
19 m_y = [m_y data(1,2)];
20 m_z = [m_z data(1,3)];21
22 d_a = [d_a abs(m_x(1,ii+2)-m_x(1,ii+1))+abs(m_y(1,ii+2)-m_y(1,ii+1))+abs(m_z(1,ii+2)-m_z(1,ii+1))];23
24
25 set(p(1), 'XData',t,'YData',m_x(1,:));%用新數(shù)據(jù)更新圖
26 set(p(2), 'XData',t,'YData',m_y(1,:));
27 set(p(3), 'XData',t,'YData',m_z(1,:));
28
29 set(q(1), 'XData',t,'YData',d_a(1,:));30
31 drawnow %重新繪制圖，并移動(dòng)兩個(gè)圖的窗口，使之呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)效果
32 x = x + 1;
33 subplot(1,2,1)
34 axis([x-200 x+200 -1600 1600]);
35 subplot(1,2,2)
36 axis([x-200 x+200 -1600 1600]);
37 ii=ii+1;38 end
每次串口有數(shù)據(jù)均會(huì)觸發(fā)回調(diào)函數(shù)。在回調(diào)函數(shù)中，首選獲取串口流，并將串口數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為data數(shù)組。接著用讀取的新的data數(shù)據(jù)插入到老的數(shù)組(17~22行)。第25~29行則是用新的3+1個(gè)曲線的數(shù)據(jù)更新圖。第31行之后的負(fù)責(zé)移動(dòng)視窗，使之呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)在滾動(dòng)的效果。
三、最終效果
四、樓主講話
好長時(shí)間沒寫文章了！就拿這個(gè)水水的小工具作為開篇~
三軸加速計(jì)傳感器：利用三軸加速度傳感器的計(jì)步測算法
現(xiàn)如今，很多現(xiàn)代人都非常注重自己的日常鍛煉，計(jì)步作為一種有效記錄監(jiān)控鍛煉的監(jiān)控手段，被廣泛應(yīng)用在移動(dòng)終端的應(yīng)用中。
目前，大部分的計(jì)步都是通過GPS信號來測算運(yùn)動(dòng)距離，再反推行走步數(shù)實(shí)現(xiàn)的。這種方法很是有效，但在室內(nèi)或沒有GPS信號的設(shè)備上無法工作。同時(shí)，GPS精度對結(jié)果的干擾也比較大。
為避免上述問題的出現(xiàn)，我們可以考慮一種新的測步方法，即：通過設(shè)備上的加速度傳感器來計(jì)算步數(shù)，在不支持GPS的設(shè)備上也可正常工作。還可以與GPS互相配合測步，這樣可令使用場景變得多樣。
1.先要摸清模型的特征
目前，大部分設(shè)備都提供了可以檢測各個(gè)方向的加速度傳感器。以iOS設(shè)備為例，我們利用了其三軸加速度傳感器（x，y，z軸代表方向如圖）的特性來分析。分別用以檢測人步行中三個(gè)方向的加速度變化。
iOS設(shè)備的三軸加速度傳感器示意圖
用戶在水平步行運(yùn)動(dòng)中，垂直和前進(jìn)兩個(gè)加速度會(huì)呈現(xiàn)周期性變化，如圖所示。在步行收腳的動(dòng)作中，由于重心向上單只腳觸地，垂直方向加速度是呈正向增加的趨勢，之后繼續(xù)向前，重心下移兩腳觸底，加速度相反。水平加速度在收腳時(shí)減小，在邁步時(shí)增加。
反映到圖表中，可以看到，在步行運(yùn)動(dòng)中，垂直和前進(jìn)產(chǎn)生的加速度與時(shí)間大致為一個(gè)正弦曲線，而且在某點(diǎn)有一個(gè)峰值。其中，垂直方向的加速度變化最大，通過對軌跡的峰值進(jìn)行監(jiān)測計(jì)算和加速度閥值決策，即可實(shí)時(shí)計(jì)算用戶運(yùn)動(dòng)的步數(shù)，還可依此進(jìn)一步估算用戶步行距離。
2.計(jì)步的合理算法
因?yàn)橛脩粼谶\(yùn)動(dòng)中可能用手平持設(shè)備，或者將設(shè)備置于口袋中。所以，設(shè)備的放置方向不定。為此，通過計(jì)算三個(gè)加速度的矢量長度，我們可以獲得一條步行運(yùn)動(dòng)的正弦曲線軌跡。
第二步是峰值檢測，我們記錄了上次矢量長度和運(yùn)動(dòng)方向，通過矢量長度的變化，可以判斷目前加速度的方向，并和上一次保存的加速度方向進(jìn)行比較。如果是相反的，即是剛過峰值狀態(tài)，則進(jìn)入計(jì)步邏輯進(jìn)行計(jì)步，否則舍棄。通過對峰值的次數(shù)累加，可得到用戶步行的步伐。
最后，就是去干擾。手持設(shè)備會(huì)有一些低幅度和快速的抽動(dòng)狀態(tài)，或是我們俗稱的手抖，或者某個(gè)惡作劇用戶想通過短時(shí)快速反復(fù)搖動(dòng)設(shè)備來模擬人走路，這些干擾數(shù)據(jù)如果不剔除，會(huì)影響記步的準(zhǔn)確值，對于這種干擾，我們可以通過給檢測加上閥值和步頻判斷來過濾。
人體最快的跑步頻率為5HZ，也就是說相鄰兩步的時(shí)間間隔的至少大于0.2秒，如圖所示，我們設(shè)置了timespan在記步過程中我們過濾了高頻噪聲，即步頻過快的情況。同時(shí)我們通過和上次加速度大小進(jìn)行比較，設(shè)置設(shè)立一定的閥值Threshold來判斷運(yùn)動(dòng)是否屬于有效，有效運(yùn)動(dòng)才可進(jìn)行記步。
3.關(guān)于計(jì)步器的擴(kuò)展
以上是一個(gè)依靠加速度測算的計(jì)步器實(shí)現(xiàn)原理，已知步行和跑步的步伐經(jīng)驗(yàn)值，那么稍微改進(jìn)下即可變成一個(gè)測距測速計(jì)。
通過三軸加速度傳感器，我們可以知道用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。除了計(jì)步，還可以通過加速器的變化曲線判斷用戶摔倒?fàn)顟B(tài)，做成一個(gè)老人和兒童摔倒檢測自動(dòng)報(bào)警器。
