專利名稱:一種加速度傳感器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及電子領(lǐng)域,特別涉及一種具有加速度傳感和控制功能的模塊。
背景技術(shù):
現(xiàn)有的電子設(shè)備各式各樣,這些電子設(shè)備通常包括一整塊電路板,電路板上設(shè)置各種電子元件來實(shí)現(xiàn)一定的電子功能。比如實(shí)現(xiàn)聲音播放功能、圖像處理功能等等。但是目前的電子設(shè)備,其電子部分均為一整塊電路板,當(dāng)電路板上某一個(gè)元件發(fā)生故障時(shí),則整個(gè)電路板均無法工作,整個(gè)電子設(shè)備就無法實(shí)現(xiàn)原有的電子功能。對于普通用戶來講,只能將該電子設(shè)備丟棄,從而形成了電子垃圾和資源浪費(fèi)的問題。另外一方面,現(xiàn)在越來越多的玩家希望自己動(dòng)手制作各種各樣的電子設(shè)備,或者對原有的電子設(shè)備進(jìn)行改裝,現(xiàn)有的電子設(shè)備大都是不可拆卸的,即使拆卸也很可能導(dǎo)致產(chǎn)品無法恢復(fù)。由于從電子器件的功能性分類,大概有三類傳感類電子器件,比如話筒、物理按鍵、紅外傳感器和溫濕度傳感器等等;控制類電子器件,比如各類型微控制器;反饋類電子器件,比如揚(yáng)聲器、伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器等等。另外還有一些通訊類電子器件、電源等等電子器件,綜上可以認(rèn)識(shí)到如果將各類電子器件做成單一的功能模塊,并且提供統(tǒng)一接口的平臺(tái),那么用戶可以自由組裝想要的電子設(shè)備。因此有必要提供一種可以很方便地相互拼裝的電子積木模塊,一方面在電子設(shè)備的某一元件發(fā)生損壞時(shí),可以僅替換該部分元件來減少浪費(fèi)。另外一方面可以滿足用戶自己動(dòng)手制作電子設(shè)備或者改裝電子設(shè)備的需求。
實(shí)用新型內(nèi)容本部分的目的在于概述本實(shí)用新型的實(shí)施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和實(shí)用新型名稱中可能會(huì)做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和實(shí)用新型名稱的目的模糊,而這種簡化或省略不能用于限制本實(shí)用新型的范圍。本實(shí)用新型的目的在于提供一種加速度傳感器模塊,其同時(shí)具有加速度傳感和控制的功能。為了達(dá)到本實(shí)用新型的目的,本實(shí)用新型提供一種加速度傳感器模塊,所述加速度傳感器模塊包括一塊矩形電路板,所述矩形電路板上設(shè)置有加速度傳感器、微處理芯片、通用異步收發(fā)插座、雙線二線制串行插座和在線系統(tǒng)編程接口,所述加速度傳感器通過雙向二線制串行總線與所述微處理芯片相連,所述微處理芯片通過通用異步收發(fā)總線與所述通用異步收發(fā)插座相連,所述加速度傳感器還通過雙向二線制串行總線與所述雙線二線制串行插座相連,所述在線系統(tǒng)編程接口與所述微處理芯片相連。進(jìn)一步地,所述微處理芯片為ATMEGA48芯片,所述ATMEGA48芯片包括PB3、PB4、 PB5、PC4、PC5、PC6、PDO、PD1、PD2、PD3 引腳。進(jìn)一步地,所述加速度傳感器為MMA7455傳感器,所述MMA7455傳感器包括SCL、SDA、INTU INT2引腳,所述SCL引腳與所述微處理芯片的PC5引腳相連;所述SDA引腳與所述微處理芯片的PC4引腳相連;所述INTl引腳與所述微處理芯片的PD2引腳相連;所述 INT2引腳與所述微處理芯片的PD3引腳相連。進(jìn)一步地,所述雙向二線制串行插座為四針插座,所述四針插座包括絕緣本體和在絕緣本體內(nèi)的四個(gè)導(dǎo)電端子,所述導(dǎo)電端子分別為VCC端子、SDA端子、SCL端子和GND端子,所述SDA端子與所述微處理芯片的PC4引腳相連;所述SCL端子與所述微處理芯片的 PC5引腳相連。進(jìn)一步地,所述通用異步收發(fā)插座為四針插座,所述四針插座包括絕緣本體和在絕緣本體內(nèi)的四個(gè)導(dǎo)電端子,所述導(dǎo)電端子分別為VCC端子、RXD端子、TXD端子和GND端子,所述RXD端子與所述微處理芯片的PDO引腳相連;所述T)(D端子與所述微處理芯片的 PDl引腳相連。進(jìn)一步地,所述在線系統(tǒng)編程接口包括六個(gè)導(dǎo)電端子,所述導(dǎo)電端子分別為MISO 端子、SCK端子、RESET端子、VCC端子、MOSI端子和GND端子,所述MISO端子與所述微處理芯片的PB4引腳相連;所述SCK端子與所述微處理芯片的PB5引腳相連;所述RESET端子與所述微處理芯片的PC6引腳相連;所述MOSI端子與所述微處理芯片的PB3引腳相連。進(jìn)一步地,所述矩形電路板上還設(shè)置有低壓線性穩(wěn)壓器,用于穩(wěn)定所述加速度傳感器模塊的工作電壓。進(jìn)一步地,所述VCC端子接電源;所述GND端子接地。進(jìn)一步地,所述矩形電路板還包括便于將所述矩形電路板固定于其他物體的兩個(gè)穿孔,所述矩形電路板長為4厘米、寬為2厘米。進(jìn)一步地,所述通用異步收發(fā)插座設(shè)置在所述矩形電路板的第一矩形邊上;所述低壓線性穩(wěn)壓器設(shè)置在所述矩形電路板的第二矩形邊上;所述雙向二線制串行插座設(shè)置在所述矩形電路板的第三矩形邊上;所述在線系統(tǒng)編程接口設(shè)置在所述矩形電路板的第四矩形邊上;所述加速度傳感器和所述微處理芯片并排設(shè)置在所述矩形電路板的中央,并且所述加速度傳感器靠近所述矩形電路板的第二矩形邊,所述微處理芯片靠近所述矩形電路板的第四矩形邊。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型中的加速度傳感器模塊既可以通過I2C接口與外部模塊直接通信,又可以通過I2C接口與微處理芯片相連并通過UART接口與外部模塊通信, 且結(jié)合其他功能模塊可以由用戶自由組裝成想要的電子設(shè)備或者改裝電子設(shè)備。
結(jié)合參考附圖及接下來的詳細(xì)描述,本實(shí)用新型將更容易理解,其中同樣的附圖標(biāo)記對應(yīng)同樣的結(jié)構(gòu)部件,其中圖1為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中的加速度傳感器模塊的結(jié)構(gòu)方框圖;圖2為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中的四針插座的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中的加速度傳感器模塊的電路示意圖;圖4為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中的微處理芯片的引腳排列圖;圖5為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中的加速度傳感器的引腳排列圖;和圖6為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中的加速度傳感器模塊的實(shí)施示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂,
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本實(shí)用新型中的加速度傳感器模塊提供兩個(gè)插座I2C插座和UART插座。同時(shí)提供兩種功能,其中一種功能為通過所述加速度傳感器模塊上的I2C插座與其他電子積木模塊相連,以輸出原始采集出的加速度信號(hào)。另外一種功能為通過所述加速度傳感器模塊上的UART插座與其他電子積木模塊相連,以輸出所述加速度傳感器上的微處理芯片根據(jù)原始采集出的加速度信號(hào)而生成的控制信號(hào)。藉由上述結(jié)構(gòu),所述加速度傳感器模塊可以結(jié)合其他電子積木模塊來構(gòu)成一個(gè)電子設(shè)備,比如轉(zhuǎn)接板、揚(yáng)聲器模塊和控制板模塊等等。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解,所述I2C插座為采用雙向二線制串行總線協(xié)議的插座,所述 UART插座為采用通用異步收發(fā)總線協(xié)議的插座。請參考圖1,其示出了本實(shí)用新型的加速度傳感器模塊在一個(gè)實(shí)施例100中的結(jié)構(gòu)示意圖。所述加速度傳感器模塊100包括一塊矩形電路板102,所述矩形電路板102的第一矩形邊上設(shè)置有UART插座104 ;所述矩形電路板102的第二矩形邊附近設(shè)置有低壓差線性穩(wěn)壓器(low dropout regulator, LDO) 106 ;所述矩形電路板102的第三矩形邊上設(shè)置有 I2C插座108 ;所述矩形電路板102的第四矩形邊上設(shè)置有在線系統(tǒng)編程接口(In-System Programming, ISP) 110 ;所述矩形電路板102的中央并排設(shè)置有加速度傳感器112和微處理芯片114,并且所述加速度傳感器112靠近所述矩形電路板102的第二矩形邊,所述微處理芯片114靠近所述矩形電路板102的第四矩形邊,其中所述UART插座104和所述I2C插座 108都為四針插座。所述加速度傳感器112通過雙向二線制串行總線協(xié)議向所述微處理芯片114傳輸加速度信號(hào),以使得所述微處理芯片114根據(jù)內(nèi)部程序?qū)λ黾铀俣刃盘?hào)進(jìn)行處理而生成控制信號(hào),所述UART插座104用于對外輸出所述控制信號(hào)。另一方面,所述加速度傳感器 112也可以通過所述I2C插座108直接對外輸出加速度信號(hào)。所述ISP接口 110用于給所述微處理芯片114下載內(nèi)部程序。所述低壓差線性穩(wěn)壓器106用于穩(wěn)定所述加速度傳感器模塊100的工作電壓;所述矩形電路板102上還設(shè)置有第一穿孔116和第二穿孔118,以便于將所述矩形電路板102固定在其他物體上;所述矩形電路板102的長可以為4厘米,寬可以為2厘米。由于所述UART插座104和所述I2C插座108都為四針插座。為了更詳盡的描述本實(shí)用新型,請參考圖2,其示出了本實(shí)用新型的四針插座在一個(gè)實(shí)施例200中的結(jié)構(gòu)示意圖。所述四針插座200包括絕緣本體202和在絕緣本體202內(nèi)的導(dǎo)電端子204、導(dǎo)電端子 206、導(dǎo)電端子208和導(dǎo)電端子210。其中絕緣本體202可以為一次成型的塑料材質(zhì)器件,其形狀如同少一個(gè)面的六面體盒子,同時(shí)在另外三個(gè)面有四個(gè)便于固定插頭的凹槽,這些凹槽還可以避免對應(yīng)的插頭插反。所述導(dǎo)電端子404、導(dǎo)電端子206、導(dǎo)電端子208和導(dǎo)電端子210為可以導(dǎo)電的金屬絲。所述金屬絲呈90度,所述金屬絲的一端平行與電路板安置在絕緣本體402的“六面體盒子”內(nèi);所述金屬絲的另一端垂直于電路板并在與電路板接觸的地方通過焊錫與電路板上的導(dǎo)電線跡焊接在一起。請繼續(xù)參考圖3,其示出了本實(shí)用新型的加速度傳感器模塊在一個(gè)實(shí)施例300中的電路示意圖。在本實(shí)施例中,所述微處理芯片114可以采用ATMEGA48芯片,其是基于AVR增強(qiáng)型RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器,可以通過所述ISP接口 110給所述微處理芯片 114下載內(nèi)部運(yùn)行程序,所述微處理芯片114可根據(jù)內(nèi)部運(yùn)行程序?qū)铀俣刃盘?hào)進(jìn)行處理而生成控制信號(hào),其引腳排列可以參考圖4,包括PB3、PB4、PB5、PC4、PC5、PC6、PDO、PDU PD2、PD3引腳等。所述加速度傳感器112可以采用MMA7455傳感器,其是三軸加速度傳感器,可以輸出X、Y、Z三個(gè)方向的加速度值,并且提供I2C和SPI接口以便與微處理芯片進(jìn)行通信,適用于手機(jī)或其他便攜設(shè)備的運(yùn)動(dòng)檢測應(yīng)用,包括圖像穩(wěn)定、文本滾動(dòng)、移動(dòng)撥號(hào)、自由下落檢測等,其引腳排列可以參考圖5,包括SCL、SDA、INTU INT2引腳等,所述SCL引腳與所述微處理芯片114的PC5引腳相連;所述SDA引腳與所述微處理芯片114的PC4引腳相連; 所述INTl引腳與所述微處理芯片114的PD2引腳相連;所述INT2引腳與所述微處理芯片 114的PD3引腳相連。所述I2C插座108包括絕緣本體和在絕緣本體內(nèi)的四個(gè)導(dǎo)電端子,所述導(dǎo)電端子分別為VCC端子、SDA端子、SCL端子和GND端子。所述SDA端子經(jīng)第二電阻R2與所述微處理芯片114的PC4引腳相連;所述SCL端子經(jīng)第一電阻Rl與所述微處理芯片114的PC5 引腳相連。同時(shí),所述微處理芯片114的PC4引腳經(jīng)第四電阻R4接電源;所述微處理芯片 114的PC5引腳經(jīng)第三電阻R3接電源。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到,從所述加速度傳感器112的SDA引腳和SCL引腳輸出的加速度信號(hào)既可以輸入所述微處理芯片114,也可以從所述I2C插座108 中輸出。所述ISP接口 110包括六個(gè)導(dǎo)電端子,所述導(dǎo)電端子分別為MISO端子、SCK端子、 RESET端子、VCC端子、MOSI端子和GND端子,所述MISO端子與所述微處理芯片114的PB4 引腳相連;所述SCK端子與所述微處理芯片114的PB5引腳相連;所述RESET端子與所述微處理芯片114的PC6引腳相連;所述MOSI端子與所述微處理芯片114的PB3引腳相連,所述ISP接口 110用于給所述微處理芯片114下載內(nèi)部程序,所述微處理芯片114根據(jù)所述內(nèi)部程序?qū)λ黾铀俣刃盘?hào)進(jìn)行處理得到控制信號(hào)。所述UART插座104包括絕緣本體和在絕緣本體內(nèi)的四個(gè)導(dǎo)電端子,所述導(dǎo)電端子分別為VCC端子、RXD端子、TXD端子和GND端子,所述RXD端子與所述微處理芯片114的 PDO引腳相連;所述T)(D端子與所述微處理芯片114的PDl引腳相連,所述UART插座104輸出控制信號(hào)。特別地,所述低壓線性穩(wěn)壓器106為所述加速度傳感器模塊100提供穩(wěn)定的工作電壓,在一個(gè)實(shí)施例中,所述工作電壓為3. 3V。對于低壓線性穩(wěn)壓器的使用是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的內(nèi)容,在此不再累述。綜上所述,本實(shí)用新型中的加速度傳感器模塊提供了兩個(gè)用于連接其它電子積木模塊的插座12C插座和UART插座。同時(shí)利用這兩個(gè)插座提供兩種功能,其中一種功能為 通過所述I2C插座與其他電子積木模塊相連,以輸出原始采集出的加速度信號(hào)。也就是說, 所述加速度傳感器模塊可以被用于單純的采集加速度數(shù)據(jù),然后利用通用的I2C插座方便地輸出給其他功能模塊使用。另外一種功能為所述加速度傳感器將采集到的加速度數(shù)據(jù)傳輸給所述微處理器芯片,所述微處理器芯片根據(jù)內(nèi)部程序的邏輯對所述加速度數(shù)據(jù)處理而生成控制信號(hào),所述加速度傳感器模塊再通過所述UART插座將所述控制信號(hào)輸出給其它功能模塊。此時(shí),所述加速度傳感器模塊兼顧了采集加速度數(shù)據(jù)和邏輯控制兩種功能。請參考圖6,其示出了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中的加速度傳感器模塊608的實(shí)施示意圖。所述加速度傳感器模塊608與變壓器602、電源和開關(guān)模塊604、電路轉(zhuǎn)接板 606、IXD顯示模塊610和蜂鳴模塊612通過帶特定插頭的導(dǎo)線連接可以組成加速度報(bào)警系統(tǒng) 600。所述變壓器602通過5. 5毫米電源線與所述電源和開關(guān)模塊604相連,同時(shí)所述電源和開關(guān)模塊604通過帶插頭的2芯導(dǎo)線與所述電路轉(zhuǎn)接板606相連,將220V日常電壓轉(zhuǎn)換為5V工作電壓給所述加速度傳感器模塊608 ;所述IXD顯示模塊610通過帶插頭的4 芯導(dǎo)線與所述加速度傳感器模塊608的I2C插座Jl相連;所述加速度傳感器模塊608的 UART插座J2通過帶插頭的4芯導(dǎo)線與所述電路轉(zhuǎn)接板606相連;所述蜂鳴模塊612通過帶插頭的3芯導(dǎo)線與所述電路轉(zhuǎn)接板606相連。其中IXD顯示模塊610自身包含有用于顯示的微處理芯片。當(dāng)所述加速度傳感器模塊608運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生加速度時(shí),所述IXD顯示模塊610顯示所述加速度傳感器模塊608采集的加速度值,并當(dāng)所述加速度傳感器模塊608的加速度值達(dá)到預(yù)定閥值時(shí),所述加速度傳感器模塊608通過所述電路轉(zhuǎn)接板606傳輸高電平信號(hào);所述蜂鳴模塊612可以通過所述電路轉(zhuǎn)接板606接收到所述加速度傳感器模塊608的高電平信號(hào),然后所述蜂鳴模塊612被高電平信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)通發(fā)出蜂鳴聲提醒用戶,達(dá)到了報(bào)警功能。顯然,所述加速度傳感器模塊608相對于所述IXD顯示模塊610的作用,只僅僅在于提供采集好的加速度數(shù)據(jù)。而所述加速度傳感器模塊608相對于所述蜂鳴模塊612的作用,則包含了根據(jù)加速度數(shù)據(jù)提供控制信號(hào)的功能。上述說明已經(jīng)充分揭露了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。需要指出的是,熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
所做的任何改動(dòng)均不脫離本實(shí)用新型的權(quán)利要求書的范圍。相應(yīng)地,本實(shí)用新型的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于所述具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求1.一種加速度傳感器模塊,其特征在于,其包括一塊矩形電路板,所述矩形電路板上設(shè)置有加速度傳感器、微處理芯片、通用異步收發(fā)插座、雙線二線制串行插座和在線系統(tǒng)編程接口,所述加速度傳感器通過雙向二線制串行總線與所述微處理芯片相連,所述微處理芯片通過通用異步收發(fā)總線與所述通用異步收發(fā)插座相連,所述加速度傳感器還通過雙向二線制串行總線與所述雙線二線制串行插座相連,所述在線系統(tǒng)編程接口與所述微處理芯片相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度傳感器模塊,其特征在于,所述微處理芯片為 ATMEGA48 芯片,所述 ATMEGA48 芯片包括 PB3、PB4、PB5、PC4、PC5、PC6、PD0、PD1、PD2、PD3 引腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加速度傳感器模塊,其特征在于,所述加速度傳感器為 MMA7455傳感器,所述MMA7455傳感器包括SCL、SDA、INT1、INT2引腳,所述SCL引腳與所述微處理芯片的PC5引腳相連;所述SDA引腳與所述微處理芯片的PC4引腳相連;所述INTl 引腳與所述微處理芯片的PD2引腳相連;所述INT2引腳與所述微處理芯片的PD3引腳相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加速度傳感器模塊,其特征在于,所述雙向二線制串行插座為四針插座,所述四針插座包括絕緣本體和在絕緣本體內(nèi)的四個(gè)導(dǎo)電端子,所述導(dǎo)電端子分別為VCC端子、SDA端子、SCL端子和GND端子,所述SDA端子與所述微處理芯片的PC4引腳相連;所述SCL端子與所述微處理芯片的PC5引腳相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加速度傳感器模塊,其特征在于,所述通用異步收發(fā)插座為四針插座,所述四針插座包括絕緣本體和在絕緣本體內(nèi)的四個(gè)導(dǎo)電端子,所述導(dǎo)電端子分別為VCC端子、RXD端子、T)(D端子和GND端子,所述RXD端子與所述微處理芯片的PDO引腳相連;所述T)(D端子與所述微處理芯片的PDl引腳相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加速度傳感器模塊,其特征在于,所述在線系統(tǒng)編程接口包括六個(gè)導(dǎo)電端子,所述導(dǎo)電端子分別為MISO端子、SCK端子、RESET端子、VCC端子、MOSI端子和GND端子,所述MISO端子與所述微處理芯片的PB4引腳相連;所述SCK端子與所述微處理芯片的PB5引腳相連;所述RESET端子與所述微處理芯片的PC6引腳相連;所述MOSI 端子與所述微處理芯片的PB3引腳相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的加速度傳感器模塊,其特征在于,所述矩形電路板上還設(shè)置有低壓線性穩(wěn)壓器,用于穩(wěn)定所述加速度傳感器模塊的工作電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至6任一所述的加速度傳感器模塊,其特征在于,所述VCC端子接電源;所述GND端子接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加速度傳感器模塊,其特征在于,所述矩形電路板還包括便于將所述矩形電路板固定于其他物體的兩個(gè)穿孔,所述矩形電路板長為4厘米、寬為2厘米。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加速度傳感器模塊,其特征在于,所述通用異步收發(fā)插座設(shè)置在所述矩形電路板的第一矩形邊上;所述低壓線性穩(wěn)壓器設(shè)置在所述矩形電路板的第二矩形邊上;所述雙向二線制串行插座設(shè)置在所述矩形電路板的第三矩形邊上;所述在線系統(tǒng)編程接口設(shè)置在所述矩形電路板的第四矩形邊上;所述加速度傳感器和所述微處理芯片并排設(shè)置在所述矩形電路板的中央,并且所述加速度傳感器靠近所述矩形電路板的第二矩形邊,所述微處理芯片靠近所述矩形電路板的第四矩形邊。
專利摘要本實(shí)用新型揭露了一塊矩形電路板,所述矩形電路板上設(shè)置有加速度傳感器、微處理芯片、通用異步收發(fā)插座、雙線二線制串行插座和在線系統(tǒng)編程接口,所述加速度傳感器通過雙向二線制串行總線協(xié)議向所述微處理芯片傳輸加速度信號(hào),所述微處理芯片根據(jù)內(nèi)部程序?qū)λ黾铀俣刃盘?hào)進(jìn)行處理得到控制信號(hào),所述通用異步收發(fā)插座輸出所述控制信號(hào),所述加速度傳感器還通過所述雙線二線制串行插座輸出加速度信號(hào),所述在線系統(tǒng)編程接口用于給所述微處理芯片下載所述內(nèi)部程序。
文檔編號(hào)G01P15/00GK201974441SQ20112009462
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者徐志強(qiáng), 曹偉勛 申請人:無錫愛睿芯電子有限公司