ADXL345跌倒算法1
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www.analog.com/zh/analogdialogue
模拟对话43-07，2009年7月
三轴加速度传感器在跌
倒检测中的应用
作 者：Ning Jia
前言
人们在跌倒后会面临双重危险。显而易见的是跌倒本身可能对人体
产生伤害；另外，如果跌倒后不能得到及时的救助，可能会使结果更
加恶化。例如，许多老年人由于其身体比较虚弱，自理能力和自我保
护能力下降，常常会发生意外跌倒，如果得不到及时的救助，这种
跌倒可能会导致非常严重的后果。有资料显示，很多严重的后果并
不是由于跌倒直接造成的，而是由于跌倒后，未得到及时的处理和
救护。当出现跌倒情况时，如果能够及时地通知到救助人员，将会
大大地减轻由于跌倒而造成的危害。
不仅是对老人，在很多其他情况下，跌倒的报警也是非常有帮助的，
尤其是从比较高的地方跌倒下来的时候。比如人们在登山，建筑，
擦窗户，刷油漆和修理屋顶的时候。
这促使人们越来越热衷于对跌倒检测以及跌倒预报仪器的研制。近
年 来 ，随 着 iMEMS
®
加速度传感器
技术的发展，使得设计基于
三轴加
速度传感器
的跌倒检测器成为可能。这种跌倒检测器的基本原理是
通过测量佩戴该仪器的个体在运动过程中的三个正交方向的加速
度变化来感知其身体姿态的变化，并通过算法分析判断该个体是否
发生跌倒情况。当个体发生跌倒时，仪器能够配合GPS模块以及无
线发送模块对这一情况进行定位及报警，以便获得相应的救助。而
跌倒检测器的核心部分就是判断跌倒情况是否发生的检测原理及
算法。
ADXL345
1
是ADI公司的一款3轴、数字输出的加速度传感器。本文将
在研究跌倒检测原理的基础上，提出一种基于ADXL345的新型跌倒
检测解决方案。
iMEMS加速度传感器ADXL345
iMEMS半导体技术把微型机械结构与电子电路集成在同一颗芯片上。
i MEMS加速度传感器就是利用这种技术，实现对单轴、双轴甚至三
轴加速度进行测量并产生模拟或数字输出的传感器。根据不同的应
用，加速度传感器的测量范围从几g到几十g不等。数字输出的加速
度传感器还会集成多种
中断
模式。这些特性可以为用户提供更加方
便灵活的解决方案。
ADXL345是ADI公司最近推出的基于iMEMS技术的3轴 、数 字 输 出 加
速度传感器。ADXL345具有+/-2g，+/-4g，+/-8g，+/-16g可变的测量范
围 ；最 高 13b i t分 辨 率 ；固 定 的 4mg/LSB灵敏度；3mm*5mm*1mm超小
封装；40-145uA超 低 功 耗 ；标 准 的 I
2
C或SPI数字接口；32级FIFO存储；
以及内部多种运动状态检测和灵活的中断方式等特性。所有这些特
性 ，使 得 ADXL345有助于大大简化跌倒检测算法，使其成为一款非
常适合用于跌倒检测器应用的加速度传感器。
本文给出的跌倒检测解决方案，完全基于ADXL345内部的运动状态
检测功能和中断功能，甚至不需要对加速度的具体数值进行实时读
取和复杂的计算操作，可以使算法的复杂度降至最低。
中断系统
图1给出了ADXL345的系统框图及管脚定义。
图1 ADXL345系统框图及管脚定义
ADXL345具有两个可编程的中断管脚：Int1和Int2。以 及 Data_Ready、
Single_Tap、Double_Tap、Activity、Inactivity、Free_Fall、Watermark、
Overrun，共 计 8个中断源。每个中断源可以独立地使能或禁用，还可
以灵活地选择是否映射到Int1或Int2中 断 管 脚 。所 有 的 功 能 都 可 以 同
时使用，只是某些功能可能需要共用中断管脚。中断功能通过INT_
ENABLE寄存器的相应位来选择使能或禁用，通过INT_MAP寄存器的
相应位来选择映射到Int1管脚或Int2管脚。中断功能的具体定义如下：
1. Data_Ready 当有 新的 数 据产生 时，Data_Ready中断置位；当没
有新的 数 据 时，Data_Ready中断清除。
2. Single_Tap 当加速度值超过一定门限(THRESH_TAP)并且持续时
间小于一定时间范围(DUR)的时候，Single_Tap中断置位。
3. Double_Tap 当第一次Single_Tap事件发生后，在一定时间
(LATENT)之 后 ，并 在 一 定 时 间 (WINDOW)之 内 ，又 发 生 第 二 次
Single_Tap事 件 时，Double _Tap中断置位。
3-AXIS
SENSOR
SENSE
ELECTRONICS
DIGITAL
FILTER
ADXL345
SERIAL
INPUT/OUTPUT
INT1
INT2
SDA/SDI/SDIO
SDO/ALT
ADDRESS
SCL/SCLK
GND
ADC
32 LEVEL
FIFO
POWER
MANAGEMENT
CONTROL
AND
INTERRUPT
LOGIC
V
S
V
DD I/O
CS
14
SCL/SCLK
7
1
2
3
4
5
6
V
DD I/O
GND
RESERVED
GND
GND
V
S
SDA/SDI/SDIO
SDO/ALT ADDRESS
RESERVED
NC
INT2
INT1
13
12
11
10
9
8
CS
+Z
+X
+Y
曹将
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