物流运输监测中振动测量系统实现
引言
物流是物品从供应地向接收地的实体流动过程，根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。运输是现代物流业中十分重要的一个环节之一，通过运输，向生产者源源不断地运送生产材料，保证生产的顺利进行，同时又把商品不断地运送到消费市场，满足消费者的需求。
由于生产需求的多元化，运输的物品具有多样性，对运输的要求呈现多样化。易碎物品或危险品的运输，需要对其运输过程中的振动参数进行监测，以保证运输物品的完整性或安全性。
本文提出并实现了一种用于物流运输过程监测的振动测量系统，用振动传感器采集运输车辆的振动信息。系统采集到的振动信息，可以存储起来用于对物流运输过程的分析。同时，振动系统还可以和报警系统连接，当振动数据超出安全区间时进行报警提示。
1 测量系统及硬件设计
1.1 测量系统设计
本文提出的振动测量系统结构如图1所示，以atmega16l单片机和加速度传感器mma7260为核心，配以外围电路组成。如需在振动超标时报警，系统可以和相应的报警系统连接。
1.2 mma7260加速度传感模块
系统采用mma7260加速度传感器测量振动参数。mma7260由美国飞思卡尔公司生产，是一种低成本、低功耗、开启快速，功能完善抗震能力强的三轴加速度传感器，共有四档测量范围供选择，分别是1.5g，2g，4g，6g，其中1.5g的精确度最高，达到了800 mv/g;mma7260具有休眠模式，在休眠模式时的电流为3μa。
mma7260加速度传感器输出模拟电压信号来表征运动物体的加速度，输出的模拟电压信号与加速度成正比，模拟信号经由a/d转换后由微控制器进行计算处理。图2给出了mma7260的引脚的示意图，其中xout，yout，zout分别是x，y，z模拟电压输出引脚，g1，g2是量程选择引脚，vcc是传感器工作电源引脚，vss是传感器接地引脚。
在使用mma7260加速度传感器时，需要根据实际要求，通过对引脚4和引脚5赋予不同的数值以选择合适的量程，具体的选择方式和所对应的量程范围及灵敏度见表1。
1.3 控制器与加速度数据采集
本测量系统采用atmel公司的单片机atmega16l作为主控制器。atmega16l是高性能低功耗8位单片机，内部具有16 kb可编程flash，0.5 kb的e2prom，1 kb片内sram，内部集成了一个逐次比较式adc电路，具有10位精度，13～260μs的转换时间，8路可选的单端输入通道。
atmega16与mma7260的连接如图3所示，用单片机pa口中的pa0，pa1，pa2分别作为mma7260振动传感器x，y，z三个轴模拟电压的输入端。接收到的模拟电压信号由单片机内部自带的a/d转换器转换成数字信号，然后对数据进行处理。单片机的pc3引脚和pc4引脚用作振动传感器量程选择的控制端。mma7260的g1和g2分别连接单片机的pc3引脚和pc4，通过控制pc3引脚和pc4引脚的输出电平选择所需量程，本系统中采用1.5g的量程，因此pc3引脚和pc4引脚均输出低电平。mma7260的sleep mode引脚连接到单片机中的pc1引脚，让此引脚输出高电平，允许传感器进入睡眠模式，睡眠模式下具有节能效果。
2 测量系统软件设计
测量系统软件主要包括硬件初始化和数据处理。初始化包括单片机的admux寄存器初始化，单片机i/o口初始化。数据处理包括振动信息采集及a/d转换后的数据处理。系统软件采用c语言编程设计，软件流程图如图4所示。系统上电之后，首先进行初始化，然后系统开始进行数据采集和处理。主控制器采用中断方式进行工作，每隔一定时间从mma7260振动传感器中读取振动信息，单片机对模拟数据进行a/d转换，并对其进行处理，然后进入低功耗休眠状态。
在对振动传感器的三个轴的电压信息进行采集时，把a/d转换器的工作方式设置成了自由转换方式，采用轮询方式分别对x，y和z轴的电压信息进行采集，然后进入休眠状态。通过定时计数器设定一个时间，定时时间到从休眠状态唤醒，继续采集x，y，z三轴的电压信息。
3 系统实现及实验
本文实现的振动测量系统，mma7260振动传感器实现振动信息采集，单片机对数据进行a/d转换和处理。需要指出的是，在实现的样例系统中加入了rs 232串口，以将测量数据输到pc机，方便系统调试。
为了验证本文设计的系统，在实验室环境下进行了运输振动模拟测试。实验时，把振动传感器mma7260固定在玩具小车上面，晃动小车以产生振动，同时采集振动传感器输出的数据。部分实验数据如图5所示，可以看出，当小车受到振动时，传感器能明显地检测到振动的信息。
4 结语
本文研究并设计了一种用于物流运输过程监测的振动测量系统，以对怕磕碰、易碎物品或危险品等的运输过程进行监测。结果表明，系统运行良好，能够准确地记录振动参数，可以广泛地应用在物流运输监测系统中，作为车辆运输过程振动监测的一种有效手段。
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由于生产需求的多元化，运输的物品具有多样性，对运输的要求呈现多样化。易碎物品或危险品的运输，需要对其运输过程中的振动参数进行监测，以保证运输物品的完整性或安全性。
本文提出并实现了一种用于物流运输过程监测的振动测量系统，用振动传感器采集运输车辆的振动信息。系统采集到的振动信息，可以存储起来用于对物流运输过程的分析。同时，振动系统还可以和报警系统连接，当振动数据超出安全区间时进行报警提示。
1 测量系统及硬件设计
1.1 测量系统设计
本文提出的振动测量系统结构如图1所示，以atmega16l单片机和加速度传感器mma7260为核心，配以外围电路组成。如需在振动超标时报警，系统可以和相应的报警系统连接。
1.2 mma7260加速度传感模块
系统采用mma7260加速度传感器测量振动参数。mma7260由美国飞思卡尔公司生产，是一种低成本、低功耗、开启快速，功能完善抗震能力强的三轴加速度传感器，共有四档测量范围供选择，分别是1.5g，2g，4g，6g，其中1.5g的精确度最高，达到了800 mv/g;mma7260具有休眠模式，在休眠模式时的电流为3μa。
mma7260加速度传感器输出模拟电压信号来表征运动物体的加速度，输出的模拟电压信号与加速度成正比，模拟信号经由a/d转换后由微控制器进行计算处理。图2给出了mma7260的引脚的示意图，其中xout，yout，zout分别是x，y，z模拟电压输出引脚，g1，g2是量程选择引脚，vcc是传感器工作电源引脚，vss是传感器接地引脚。
在使用mma7260加速度传感器时，需要根据实际要求，通过对引脚4和引脚5赋予不同的数值以选择合适的量程，具体的选择方式和所对应的量程范围及灵敏度见表1。
1.3 控制器与加速度数据采集
本测量系统采用atmel公司的单片机atmega16l作为主控制器。atmega16l是高性能低功耗8位单片机，内部具有16 kb可编程flash，0.5 kb的e2prom，1 kb片内sram，内部集成了一个逐次比较式adc电路，具有10位精度，13～260μs的转换时间，8路可选的单端输入通道。
atmega16与mma7260的连接如图3所示，用单片机pa口中的pa0，pa1，pa2分别作为mma7260振动传感器x，y，z三个轴模拟电压的输入端。接收到的模拟电压信号由单片机内部自带的a/d转换器转换成数字信号，然后对数据进行处理。单片机的pc3引脚和pc4引脚用作振动传感器量程选择的控制端。mma7260的g1和g2分别连接单片机的pc3引脚和pc4，通过控制pc3引脚和pc4引脚的输出电平选择所需量程，本系统中采用1.5g的量程，因此pc3引脚和pc4引脚均输出低电平。mma7260的sleep mode引脚连接到单片机中的pc1引脚，让此引脚输出高电平，允许传感器进入睡眠模式，睡眠模式下具有节能效果。
2 测量系统软件设计
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