基于250的地震警示仪设计方案与实施.docVIP

目录 引言 1 1 系统整体设计 1 1.1 地震烈度检测 1 1.2 总体设计 2 2 硬件设计 2 2.1 电源电路 2 2.2 二维加速度传感器ADXL250 3 2.3 A/D转换芯片STC12C5A60S2 6 2.4 报警与显示电路 7 3 系统软件设计 7 3.1 程序设计思路 7 3.2 程序流程图 8 3.3 整体程序 8 4 设计结果及误差分析 11 结束语 11 参考文献 11 英文翻译 11 致谢 11 地震警示仪设计方案与实施 摘 要：地震预报备受人们关注，这是因为地震给人们带来的灾难是巨大的，而迄今为止地震却是不能预报的。为了积极面对地震这一自然灾害，当地震来临的时候，及时向人们发出警报，地震警示仪应运而生。本设计以二维加速度传感器ADXL250为基础，借助于STC12C5A60S2单片机的A/D转换功能，以烈度为标准，实现报警功能，应用于地震报警，当地震来临时，及时发出警示信号，以提醒人们要及时采取措施进行自救。 关键：ADXL250加速度传感器报警信号 引言 从汶川到玉树，惨痛的教训告诉我们地震的危害是巨大的，可现阶段地震还是无法预报的，随着世界人口的日益增加，地震给人类社会造成的危害也越趋严重。我国是一个自然灾害发生十分频繁的国家，发生破坏性地震的可能性很大，这将对人们的生命安全带来严重的威胁，因此建立完整有效的地震警示系统非常必要。基于ADXL250防震警示系统，设计小巧、精度高、实用性强，能够及时准确地显示地震烈度信息并予以报警，实现了对地震的实时监测，在防震减灾方面具有重大意义。 1 系统整体设计 1.1 地震烈度检测 震级和烈度是与地震相关的两个物理量。震级是表征地震强弱的量度，一次地震只有一个震级；而烈度表示某处地面受到的破坏程度，同一个地震，不同地区，烈度大少是不一样的。一般来说，距离震源越近，破坏程度越大，烈度高；距离震源越远，破坏程度越小，烈度低。地震警示仪检测的就是在地震发生时的烈度。 根据文献，烈度的计算有两种方法：日本的JMA方法和查表法。由于JMA方法较为复杂，计算量大，延时时间长。因此，可利用查表的方法确定烈度，如表1，这里考虑的烈度评定范围为IV、IV、V、VI、VII、VIII、IX、IX共8档。 因此，利用二维加速度传感器ADXL250获得系统所在位置的两个加速度，并通过A/D转换获得振动的最大加速度，从而实现及时报警。 表1：烈度表与震动物理量 烈度 加速度（cm ·s2） 人的感觉 房屋破坏程度 IV 12 室内多数人有感觉 门窗作响 IV 12——25 室外多数人有感觉 门窗，屋顶颤动 抹灰有细缝 V 25——50 惊慌失措 损坏个别砖瓦， 墙体有细裂缝 VI 50——100 大多数人仓皇逃出 轻度破坏 VII 100——200 摇晃颠簸，行走困难 中等破坏 VIII 200——400 站立不稳，可能摔倒 严重破坏 IX 400——800 处于不稳状态的人 可能处于抛出几尺远 大部分倒塌， 不堪修复 XI 800 毁灭 1.2 总体设计 地震警示仪利用加速度传感器ADXL250输出的X、Y两个轴上加速度信号，首先经输出给STC12C5A60S2进行A/D转换，单片机根据接收到的信号，进行相应的数据处理，并判断地震烈度，通过LED数码显示管和蜂鸣器两种形式在界面上进行显示及报警。 2 硬件设计 2.1 电源电路 电源电路如图2所示，主要由供电部分和稳压滤波部分组成。供电部分采用12V锂电池供电。稳压滤波部分主要是由稳压器7805外接电容构成稳压滤波电路。 2.2 二维加速度传感器ADXL250 2.2.1 ADXL250的工作原理 ADXL250由信号源、前置放大、解调器、缓冲放大等电路组成。信号源用于驱动传感器，并提供解调信号，其频率约为100KHz。前置放大器对传感器输出信号进行放大，经过解调器解调后输出至缓冲放大器。缓冲放大器是二阶贝塞尔滤波器，它是线性相位滤波器，具有最平坦的群延时特性，-3dB频率设为1 KHz。系统的灵敏度和直流输出均与电源电压成正比，以便后续测量电路如转换器在电源电压变化的情况下能够跟随加速度，因此，输出电压是加速度和电源电压两者的函数，如下式所示：Vout=Vs/2-灵敏度xVs/5Vxa其中, a为加速度 ，Vs为电源电压。内部结构如图3所示。 本设计中的加速度测量是基于ADXL250进行的，它是一款单芯二维表面微机械加速度传感器，其采用差动电容作为敏感元件，使用闭环反馈力平衡技术和完整的信号调理电路构成闭环随动式加速度计，其输出电压与其感受的加速度成正比。其应用灵活，用户可选择从 ±5g～±50g 测量量程；输出灵敏度也可从38mV/g～400mV/g 中选