現代物流業已經成為促進經濟發展的主要動力之一，是促進經濟發展的主體行業。物流是物品從供應地向接收地的實體流動過程，根據實際需要，將運輸、儲存、裝卸、搬運、包裝、流通加工、配送、信息處理等基本功能實施有機結合。運輸是現代物流業中十分重要的一個環節之一，通過運輸，向生產者源源不斷地運送生產材料，保證生產的順利進行，同時又把商品不斷地運送到消費市場，滿足消費者的需求。
由于生產需求的多元化，運輸的物品具有多樣性，對運輸的要求呈現多樣化。普通物品的運輸，對運輸過程沒有特殊要求。而易碎物品或危險品的運輸，需要對其運輸過程中的振動參數進行監測，以保證運輸物品的完整性或安全性。
本文提出并實現了一種用于物流運輸過程監測的振動測量系統，用振動傳感器采集運輸車輛的振動信息。系統采集到的振動信息，可以存儲起來用于對物流運輸過程的分析。同時，振動系統還可以和報警系統連接，當振動數據超出安全區間時進行報警提示。
1 測量系統及硬件設計
1.1 測量系統設計
本文提出的振動測量系統結構如圖1所示，以ATmega16L單片機和加速度傳感器MMA7260為核心，配以外圍電路組成。如需在振動超標時報警，系統可以和相應的報警系統連接。
1.2 MMA7260加速度傳感模塊
系統采用MMA7260加速度傳感器測量振動參數。MMA7260由美國飛思卡爾公司生產，是一種低成本、低功耗、開啟快速，功能完善抗震能力強的三軸加速度傳感器，共有四檔測量范圍供選擇，分別是1.5g，2g，4g，6g，其中1.5g的精確度最高，達到了800 mv／g；MMA7260具有休眠模式，在休眠模式時的電流為3μA。
MMA7260加速度傳感器輸出模擬電壓信號來表征運動物體的加速度，輸出的模擬電壓信號與加速度成正比，模擬信號經由A／D轉換后由微控制器進行計算處理。圖2給出了MMA7260的引腳的示意圖，其中Xout，Yout，Zout分別是X，Y，Z模擬電壓輸出引腳，G1，G2是量程選擇引腳，VCC是傳感器工作電源引腳，VSS是傳感器接地引腳。
在使用MMA7260加速度傳感器時，需要根據實際要求，通過對引腳4和引腳5賦予不同的數值以選擇合適的量程，具體的選擇方式和所對應的量程范圍及靈敏度見表1。
1.3 控制器與加速度數據采集
本測量系統采用ATMEL公司的單片機ATmega16L作為主控制器。ATmega16L是高性能低功耗8位單片機，內部具有16 kB可編程Flash，0.5 kB的E2PROM，1 kB片內SRAM，內部集成了一個逐次比較式ADC電路，具有10位精度，13～260μs的轉換時間，8路可選的單端輸入通道。
ATmega16與MMA7260的連接如圖3所示，用單片機PA口中的PA0，PA1，PA2分別作為MMA7260振動傳感器X，Y，Z三個軸模擬電壓的輸入端。接收到的模擬電壓信號由單片機內部自帶的A／D轉換器轉換成數字信號，然后對數據進行處理。單片機的PC3引腳和PC4引腳用作振動傳感器量程選擇的控制端。MMA7260的G1和G2分別連接單片機的PC3引腳和PC4，通過控制PC3引腳和PC4引腳的輸出電平選擇所需量程，本系統中采用1.5g的量程，因此PC3引腳和PC4引腳均輸出低電平。MMA7260的Sleep Mode引腳連接到單片機中的PC1引腳，讓此引腳輸出高電平，允許傳感器進入睡眠模式，睡眠模式下具有節能效果。
2 測量系統軟件設計
測量系統軟件主要包括硬件初始化和數據處理。初始化包括單片機的ADMUX寄存器初始化，單片機I／O口初始化。數據處理包括振動信息采集及A／D轉換后的數據處理。系統軟件采用C語言編程設計，軟件流程圖如圖4所示。系統上電之后，首先進行初始化，然后系統開始進行數據采集和處理。主控制器采用中斷方式進行工作，每隔一定時間從MMA7260振動傳感器中讀取振動信息，單片機對模擬數據進行A／D轉換，并對其進行處理，然后進入低功耗休眠狀態。
在對振動傳感器的三個軸的電壓信息進行采集時，把A／D轉換器的工作方式設置成了自由轉換方式，采用輪詢方式分別對X，Y和Z軸的電壓信息進行采集，然后進入休眠狀態。通過定時計數器設定一個時間，定時時間到從休眠狀態喚醒，繼續采集X，Y，Z三軸的電壓信息。
3 系統實現及實驗
本文實現的振動測量系統，MMA7260振動傳感器實現振動信息采集，單片機對數據進行A／D轉換和處理。需要指出的是，在實現的樣例系統中加入了RS 232串口，以將測量數據輸到PC機，方便系統調試。
為了驗證本文設計的系統，在實驗室環境下進行了運輸振動模擬測試。實驗時，把振動傳感器MMA7260固定在玩具小車上面，晃動小車以產生振動，同時采集振動傳感器輸出的數據。部分實驗數據如圖5所示，可以看出，當小車受到振動時，傳感器能明顯地檢測到振動的信息。
4 結語
本文研究并設計了一種用于物流運輸過程監測的振動測量系統，以對怕磕碰、易碎物品或危險品等的運輸過程進行監測。介紹了系統的構成、硬件設計和軟件流程，并給出了實現的系統，以此進行了振動測量實驗，結果表明，系統運行良好，能夠準確地記錄振動參數，可以廣泛地應用在物流運輸監測系統中，作為車輛運輸過程振動監測的一種有效手段。