使用ADXL345 3轴加速度计构建高效计步器设计

"这篇文档是关于利用3轴数字加速度计设计功能全面的计步器的，主要涉及ADI公司的ADXL335、ADXL345和ADXL346型号加速度计。计步器现在广泛应用于各种便携式设备中，如音乐播放器和手机，因为它们具有高精度、低成本、小型化和低功耗的特性。文章作者Neil Zhao探讨了如何基于ADXL345构建计步器参考设计，该设计不仅能计步，还能测量距离、速度和消耗的卡路里。此外，ADXL345内置的FIFO缓冲器减少了对主处理器的需求，节省电源。" 本文的核心知识点包括： 1. **计步器的历史发展**：从早期的机械开关检测到现代的MEMS惯性传感器，计步器的精确度和功能得到了显著提升。 2. **MEMS惯性传感器的优势**：它们提供了更高的检测准确性，降低了误检率，且因其低成本、小尺寸和低功耗的特性，适合集成在便携式电子设备中。 3. **ADI公司的3轴加速度计**：特别是ADXL335、ADXL345和ADXL346，这些加速度计特别适用于计步器应用，其中ADXL345具有专利的FIFO缓冲器，可以存储数据并执行相关操作，降低主处理器负载。 4. **加速度作为相关参数**：在分析行走或跑步时，加速度是最相关的参数，因为它包含了前向（滚动）、竖向（偏航）和侧向（俯仰）三个运动分量。 5. **计步器设计的挑战**：由于计步器可能处于未知方向，设计需要确保测量精度不会过于依赖运动轴与加速度计测量轴的关系。 6. **步行周期分析**：图2展示了步行周期的不同阶段以及与加速度变化的关系，而图3则展示了实际测量的加速度数据，表明至少有一个轴会有明显的周期性变化。 7. **动态阈值决策算法**：为了检测步态，必须使用峰值检测和动态阈值算法，因为无论计步器如何佩戴，总有一个轴会显示显著的加速度变化。 8. **ADXL345的特性**：该加速度计具有13位分辨率，可以精确测量超低速步行，其FIFO缓冲器可存储数据，减少主处理器的干预，从而节省电源。 通过以上知识点，我们可以了解到利用3轴数字加速度计设计计步器的原理和技术细节，以及如何通过数据分析和硬件特性实现多功能的计步器设计。