加速度传感器在提高笔记本电脑安全性及可靠性中的应用设计

论文摘要

本文以笔记本电脑的系统安全性和存储数据可靠性为研究对象,描述了一种通过加速度传感器与传统笔记本电脑线路的整合、物体轨迹和运动侦测算法的导入来实现笔记本电脑硬盘防震功能和系统防盗报警的具体实现方法。为了降低系统的整体成本,在设计中最大程度地利用了传统笔记本电脑系统的原有资源。内置加速度传感器将实时的笔记本电脑的X、Y和Z三个正交轴上的加速度值,通过A/D转化器传送到嵌入式中央处理器。系统运用特定的校正算法针对加速度传感器的零点偏移、温度漂移、灵敏度漂移等进行补偿,以克服热偶式加速度传感器特有的性能弊端。采用物理学模型,通过简化的积分算法将加速度传感器的数值实时地转化为笔记本电脑相应的速度、位置和倾角等信息,通过S-因子的计算进行物体落体的判断,运用判决条件及时地触发系统预警和硬盘保护机制。一旦侦测到笔记本电脑出现落体的征兆,系统立即命令硬盘控制器停止磁盘读写操作,并将硬盘读写磁头立刻归位到停止区域,从而实现主动式硬盘保护,最大限度地保护磁盘存储信息的完好。经试验测试数据证明,系统可以准确地主动侦测并且有效地保护到25120厘米高度区间的跌落情况,全面地提高了硬盘的防震性能。另外,系统通对震动频率进行快速频域分析,有效地减少汽车行驶等状况下的误报事件,从而降低不必要的笔记本电脑系统性能损耗。同样地,系统对于笔记本电脑的移动速度进行实时侦测,当物体的速度超过的判决条件时,系统将立即启动系统报警。另外,系统中采用了KEELOQ编码系统进行笔记本电脑与遥控钥匙扣间定时的无线数据交换,以确认电脑处于受控距离范围之内。当系统侦测到无线数据交换的超时出错,也将即刻启动系统报警,从而实现笔记本电脑防盗功能。经试验测试证明,系统防盗功能是有效的、可靠的。目前,系统解决方案已经成功地运用在英特尔公司的数款相关笔记本电脑设计上,并在国内外市场进行销售。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 笔记本电脑设备安全性/存储数据可靠性的现状
• 1.2 笔记本电脑存储数据可靠性/设备安全性的发展趋势
• 1.3 笔记本电脑存储数据可靠性/设备安全性的解决方案
• 1.4 笔记本电脑存储数据可靠性/设备安全性的可能出现的问题
• 1.5 论文结构
• 第二章 提高笔记本电脑安全性和数据可靠性的可行性分析
• 2.1 现有笔记本电脑硬盘保护措施的局限性
• 2.2 改善硬盘防震性能的可行性
• 2.3 实现笔记本电脑系统防盗的可行性
• 2.4 本章小结
• 第三章 加速度传感器的介绍
• 3.1 加速度传感器的分类与工作原理
• 3.2 加速度传感器的参数与选择
• 3.3 本章小结
• 第四章 笔记本电脑防盗和硬盘防震系统的硬件设计
• 4.1 笔记本电脑防盗和硬盘防震系统的的硬件结构框图
• 4.2 笔记本电脑防盗和硬盘防震系统的电路设计
• 4.2.1 笔记本电脑端的电路设计
• 4.2.2 遥控报警线路设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 加速度传感器在笔记本电脑中应用的算法实现
• 5.1 加速度传感器的信号补偿算法
• 5.1.1 噪声滤波
• 5.1.2 零点偏置温漂补偿
• 5.1.3 灵敏度温漂补偿
• 5.1.4 Og 偏移的校正
• 5.2 系统位置与运动的演算
• 5.2.1 运动的计算
• 5.2.2 位移的计算
• 5.2.3 倾角的计算
• 5.2.4 振动的计算
• 5.2.5 落体的判断
• 5.2.6 频率的计算
• 5.3 系统防盗报警与磁头防震保护的判断
• 5.3.1 软件架构
• 5.3.2 判断依据
• 5.4 本章小结
• 第六章 工程实例及测试报告
• 6.1 系统使用实例
• 6.2 试验案例分析
• 6.3 系统测试报告
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 缩写与术语（附录1）
• 致谢
• 攻读工程硕士期间发表或者录用的论文