基于單片機的壓電加速度傳感器低頻信號采集系統(tǒng)的設計.pdf

1、信息的獲取與處理已經(jīng)成為現(xiàn)代信息技術領域的核心，對社會發(fā)展、科技進步起著重要的作用。傳感器作為信息獲取與處理系統(tǒng)中最前端的部件，直接面向被測量的對象，是一項令人矚目的高新技術，也是當代科學技術迅猛發(fā)展的重要標志。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信號的獲取。它具有尺寸小、重量輕、抗干擾能力強、安裝方便等優(yōu)點。因此壓電加速度傳感器信號的獲取與分析在科學研究中顯得尤為重要。 在數(shù)據(jù)采集領域，National

2、 Instruments(美國國家儀器有限公司，簡稱 NI)作為虛擬儀器技術的開創(chuàng)者和領導者，也是基于PC的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的領導者，為用戶提供了最為廣泛的數(shù)據(jù)采集設備選擇。但配備 NI 公司的數(shù)據(jù)采集硬件及軟件比較昂貴，并且對于本文中在實驗室進行的壓電加速度傳感器信號的采集，其輸出模擬量為緩變低頻信號，采用總線型A/D卡并不是最合適的方案。所以選用恰當?shù)挠布?，編寫合適的軟件，組建既經(jīng)濟又實用的壓電加速度低頻信號采集系統(tǒng)是十分必要的。

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

4、片機控制電路及串行接口電路四個模塊，對各個硬件模塊給出了原理圖并進行了分析。 軟件部分采用MCS-51匯編語言編寫單片機數(shù)據(jù)采集程序。同時利用了圖形化編程語言LabVIEW。LabVIEW是著名的虛擬儀器開發(fā)平臺，它摒棄了傳統(tǒng)開發(fā)工具的復雜性，在提供強大功能的同時還保證了靈活性。因此本文采用LabVIEW軟件為平臺，為該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)曲線顯示。本系統(tǒng)是基于計算機的數(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)通過串口傳輸?shù)接嬎銠C上來，便于對數(shù)據(jù)進行處理和分析；最后，系統(tǒng)具有良好的人機界面，操作方便。 作者在總結(jié)壓電加速度傳感器調(diào)理電路的基礎上，完成的主要工作包括：(1)通過對壓電加速度傳感器輸出信號的分析，提出了一種基于A/D轉(zhuǎn)換、單片機控制的低頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計方案；(2)編寫了基于 MCS-51 匯編語言的單片機程序；(3)以LabVIEW為平臺編制了實時采集的顯示界面；(4)進行了實驗驗證，給出了