Philips PM5680硬件設計原理

　Philips PM5680單片機有內(nèi)部16.6MHz振蕩器，所以不接外部晶振也可正常工作。用其產(chǎn)生115200波特率，通訊速度快，誤差極小，可忽略不計，測試了數(shù)萬個數(shù)據(jù)，沒發(fā)現(xiàn)出錯的數(shù)據(jù)。同時，產(chǎn)生的波特率越小，誤差越大。單片機內(nèi)部有復位電路，可省去外部復位電路，因此一片單片機芯片就是一個zui小系統(tǒng)。

　　控制器Philips PM5680單片機為主控制器，負責傳感器的控制，傳感器信息的讀取、矩陣鍵盤掃描、獨立按鍵輸入、與電腦的串口通訊。

　　傳感器Philips PM5680內(nèi)部集成了3軸陀螺儀、3軸加速度計、溫度傳感器和數(shù)字運動處理器，并支持外接其他輔助傳感器。I2C通訊接口，數(shù)字量輸出，體積小。

　　115200波特率的分頻系數(shù) = 16.6M / 16 / 115200 = 9.00608

　　38400波特率的分頻系數(shù) = 16.6M / 16 / 38400= 27.0182

　　19200波特率的分頻系數(shù) = 16.6M / 16 / 19200 = 54.0365

　　9600波特率的分頻系數(shù) = 16.6M / 16 / 9600 = 108.073

　　3、Philips PM5680 軟件設計原理

　　軟件開發(fā)環(huán)境采用Keil3，編程語言采用匯編。采用模塊化方法，將I2C讀寫函數(shù)、MPU6050操作函數(shù)、鍵盤掃描函數(shù)、數(shù)學運算、表格分開在不同的文件，編譯時再鏈接在一起。

　　MPU6050只支持I2C通訊，zui大I2C時鐘為400KHz，采用匯編語言編寫，可zui大限度的滿足其時鐘要求，這是高級語言無法做到的。重力傳感器輸出的是某一軸的加速度大小，該值與重力加速度g的比值，就是傳感器繞該軸與豎直方向夾角的正弦值，只要求其反正弦就可得到相應的角度大小。

　　angleX = arcsin（accelX / g）

　　angleY = arcsin（accelY / g）

　　Philips PM5680采集的數(shù)據(jù)具有噪聲，采用數(shù)字低通濾波器可有效減小噪聲干擾。某一軸上不僅存在重力加速度的分量，同時也存在運動加速度的分量，這會對傾角的計算帶來誤差。運動加速度的分量比重力加速度小很多，持續(xù)時間也很短，采用低通濾波算法也能較小運動帶來的誤差。

　　低通濾波算法：y = a * y + （1 - a） * x; x：輸入， y：輸出， a：系數(shù)

　　Philips PM5680由于8位的51單片機先天不足，對浮點數(shù)據(jù)運算的支持很差，尤其是涉及三角函數(shù)、反三角函數(shù)。所以我采用空間換時間的方法，即通過查表得到arcsin（accel）的值，這樣運算非?？欤揖葲]有打任何折扣。SLH89F5162具有片內(nèi)62K Flash ROM，而accel = -8192 ~ 8192，存儲8192個浮點數(shù)據(jù)需要8192 * 4 = 32K字節(jié)，采用SLH89F5162單片機沒有任何壓力。

Philips PM5680項目設計框圖

　　1、硬件設計框圖

　　2、Philips PM5680軟件設計框圖

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