摔倒检测的硬件设计优化方案

1）模块的选型

（1）L3G4200D三轴数字陀螺仪

L3G4200D是一个三轴角速率传感器，具有数字I2C/SPI串行接口标准输出。该装置的满量程为±250/±500/±2 000 dps，能够测量用户可选择带宽的速率。该设备可配置为通过独立的唤醒事件生成中断信号，中断发生器的阈值和定时可由最终用户实时编程。

L3G4200D具有集成的32级先进先出（FIFO）缓冲区，允许用户存储数据以减少主机处理器干预。L3G4200D配备有一个小型的薄塑料地面网格阵列组件（LGA 4 mm×4 mm×1.1 mm），保证在-40～85℃的温度范围内工作。L3G4200D提供3种不同的操作模式，分别为断电模式、睡眠模式和正常模式。当设备处于断电模式时，几乎所有设备的内部模块都会关闭，以最大限度地降低功耗。数字接口（I2C和SPI）仍处于活动状态，允许与设备通信。如表6-3所示为GY-50 L3G4200D模块的性能参数表，图6-6所示为L3G4200D模块外观图。

表6-3　L3G4200D模块性能参数表

图6-6　L3G4200D模块外观图

（2）MPU-6050三维角度传感器

MPU-6050是六轴运动处理组件，相较于多组件的方案，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了安装空间。MPU-6050内部整合了三轴陀螺仪和三轴加速度传感器，并且含有一个第二IIC接口，可用于连接外部磁力传感器。

利用自带的数字运动处理器（Digital Motion Processor，DMP）硬件加速引擎，通过主IIC接口，向应用端输出完整的九轴融合演算数据。可以利用运动处理资料库，非常方便实现姿态解算，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，同时大大降低了开发难度。(www.xing528.com)

MPU-6000的角速度全格感测范围为±250、±500、±1 000与±2 000 dps，可准确追踪快速与慢速动作，并且用户可程式控制的加速度全格感测范围为±2 g、±4 g、±8 g与±16 g。产品传输可透过最高至400 kHz的I2C或最高达20 MHz的SPI。MPU-6000可在不同电压下工作，VDD供电电压为2.5 V±5%、3.0 V±5%或3.3 V±5%，逻辑接口VDDIO供电为1.8 V±5%。

如表6-4所示为MPU-6050的性能参数表，图6-7为MPU-6050模块的实物图。

表6-4　MPU-6050性能参数表

图6-7　MPU-6050模块实物图

2）硬件电路的设计

经过性能对比，选择MPU-6050模块作为摔倒检测功能的角度传感器。

MPU-6050模块的VCC接STM32开发板提供的5 V电源，GND接STM32提供的GND，AD0接PA15。MPU-6050模块的硬件电路设计图如图6-8所示。

图6-8　MPU-6050硬件电路设计图