基于單片機(jī)的壓電加速度傳感器低頻信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、信息的獲取與處理已經(jīng)成為現(xiàn)代信息技術(shù)領(lǐng)域的核心，對(duì)社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步起著重要的作用。傳感器作為信息獲取與處理系統(tǒng)中最前端的部件，直接面向被測(cè)量的對(duì)象，是一項(xiàng)令人矚目的高新技術(shù)，也是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的重要標(biāo)志。其中壓電加速度傳感器作為一種重要的傳感器，主要用于沖擊和振動(dòng)信號(hào)的獲取。它具有尺寸小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。因此壓電加速度傳感器信號(hào)的獲取與分析在科學(xué)研究中顯得尤為重要。 在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，National

2、 Instruments(美國(guó)國(guó)家儀器有限公司，簡(jiǎn)稱 NI)作為虛擬儀器技術(shù)的開(kāi)創(chuàng)者和領(lǐng)導(dǎo)者，也是基于PC的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)者，為用戶提供了最為廣泛的數(shù)據(jù)采集設(shè)備選擇。但配備 NI 公司的數(shù)據(jù)采集硬件及軟件比較昂貴，并且對(duì)于本文中在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的壓電加速度傳感器信號(hào)的采集，其輸出模擬量為緩變低頻信號(hào)，采用總線型A/D卡并不是最合適的方案。所以選用恰當(dāng)?shù)挠布?，編?xiě)合適的軟件，組建既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的壓電加速度低頻信號(hào)采集系統(tǒng)是十分必要的。

3、 本文基于上述特點(diǎn)對(duì)壓電加速度傳感器低頻信號(hào)進(jìn)行了分析，同時(shí)在參閱大量文獻(xiàn)資料的情況下設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的壓電加速度傳感器低頻信號(hào)的采集系統(tǒng)。系統(tǒng)分為硬件與軟件兩部分內(nèi)容。 硬件部分對(duì)壓電加速度傳感器信號(hào)進(jìn)行了放大濾波等調(diào)理工作，同時(shí)以 TI公司的TLC0831為A/D轉(zhuǎn)換器，LG公司的單片機(jī)GMS97C2051為微處理控制芯片，MAX232 為單片機(jī)和計(jì)算機(jī)的串行接口組成采集系統(tǒng)。論文將整個(gè)系統(tǒng)分為調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單

4、片機(jī)控制電路及串行接口電路四個(gè)模塊，對(duì)各個(gè)硬件模塊給出了原理圖并進(jìn)行了分析。 軟件部分采用MCS-51匯編語(yǔ)言編寫(xiě)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集程序。同時(shí)利用了圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW。LabVIEW是著名的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它摒棄了傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的復(fù)雜性，在提供強(qiáng)大功能的同時(shí)還保證了靈活性。因此本文采用LabVIEW軟件為平臺(tái)，為該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線顯示。本系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此系統(tǒng)的功能可以靈活定義，便于滿足用戶要

5、求；此外，系統(tǒng)直接把采集數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上來(lái)，便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析；最后，系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，操作方便。 作者在總結(jié)壓電加速度傳感器調(diào)理電路的基礎(chǔ)上，完成的主要工作包括：(1)通過(guò)對(duì)壓電加速度傳感器輸出信號(hào)的分析，提出了一種基于A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)控制的低頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案；(2)編寫(xiě)了基于 MCS-51 匯編語(yǔ)言的單片機(jī)程序；(3)以LabVIEW為平臺(tái)編制了實(shí)時(shí)采集的顯示界面；(4)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，給出了