集成加速度传感器的软件设计论文

成都理工大学学生撰文专用纸集成加速度传感器的软件设计摘要在加速度测试系统传统结构中，从传感器、温度偏移纠正电路、放大电路到数据采集各设备往往都是孤立的，不便于携带并受到测量空间的限制。本文介绍了一种利用单片机集成系统进行数据采集与传输的方案，较好的解决了系统集成化问题。方案采用通用性较强，价格便宜的80C51单片机；人机接口采用8297；A/D转换器采用ADC0809；片外存储器选用两片6264，容量扩至16k×8；数据传输采用USB，用CH375芯片作为单片机串行口与USB的连接芯片。数据采样频率设为六种可选，最小至0.2ms，最大至625ms，可以适应不同的应用场合。单片机系统在实际工业系统中可能会遇到各种干扰和自身的随机性误差，目前的抗干扰方法主要有硬件看门狗技术和软件陷进技术等，本方案将两种方法结合起来，进一步提高了系统的稳定性。关键词:单片机;数据采集;硬件看门狗;中断系统;串行通信The software design of the integrated accelerometerAbstractIn traditional acceleration test system, components form accelerometer, temperature compensation, electric enlarge circuit to data acquisition unit are all stand alone, inconvenience in take and being subjected to the measuring space. This text introduced a method that using integration system of single chip microcomputer for data acquisition and deliver, resolving the integration of the system.This project adopts in general used, low-cost 80C51 system;Person's machine connects to adopt 8297;The A/D conversion machine adoption ADC0809; RAM use two slices of 6264 , the capacity expands to the 16 k × 8;Data_deliver uses the USB, using the CH375 chips as conjunct chip between the USB and the serial interface. The date- acquisition frequency sets for six kinds of eligibility, the minimum to 0.2 ms, the biggest to 625 ms, adapting different applied situationSingle chip microcomputer system may fall across some impacting factors and self random error, the current anti- impacting methods mainly have the hardware watchdog technique and software trap method etc. This project put together two kinds of methods, further raising the stability of the systemKeyword:single chip microcomputer;data-acquisition; the hardware watchdog;outage system;serial communication目 录第一章 引言.11.1 当前加速度测试系统的使用现状及存在缺陷.11.2 加速度测试系统传统构造.11.3 论文的预期目标.3第二章系统的硬件组成.32.1 系统的硬件总体设计.32.2 A/D转换模块 .52.2.1 A/D转换模块的设计.52.2.2 数据存储器的扩展.72.3 键盘显示接口的设计.72.3.1 8279的介绍.72.3.2 接口的设计.102.4 数据传输模块.112.4.1 CH375芯片简介.112.4.2 数据传输模块设计.142.5 看门狗复位电路.14第三章系统的软件实现.153.1 软件的总体结构.153.2 数据采集子程序.173.2.1 采样频率.173.2.2 数据采集.183.3 指令采集子程序 .193.3.1 8279的初始化.193.3.2指令采集程序的设计.213.4 数据传输子程序.21第四章系统抗干扰设计.224.1 干扰源及其传播途径.234.2 系统抗干扰措施.24第五章 结论.25致谢.26参考资料.27附 件.271.引言1.1当前加速度测试系统的使用现状及存在缺陷机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。机械振动在大多数情况下是有害的，振动往往会降低机器性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。机械振动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。另一方面，振动也被利用来完成有益的工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。这时必须正确选择振动参数，充分发挥振动机械的性能。加速度传感器是目前应用广泛的测量振动与冲击的装置。在航天、航空、常规武器、船舶、交通运输、冶金、机械制造、化工、轻工、生物医学工程、自动检测与计量等技术领域中，已经越来越广泛的应用到传感器，而其中不乏加速度传感器的身影。从加速度传感器采集到数据后，通过温度偏移纠正电路、电荷放大电路再到数据采集就组成了加速度测试系统。在传统的系统结构中，这些设备往往都是孤立的，不便于携带，同时在测量空间狭小时也很不方便。1.2加速度测试系统传统构造现有测试系统的各个组成部分常常以信息流的过程来划分。一般可以分为：信息的获得，信息的转换，信息的显示、信息的处理。作为一个完整的非电量电测系统，也包括了信息的获得、转换、显示和处理等几个部分。因为它首先要获得被测量的信息，把它变换成电量，然后通过信息的转换，把获得的信息变换、放大，再用指示仪或记录仪将信息显示出来，有的还需要把信息加以处理。因此非电量电测系统，具体来说，一般包括传感器(信息的获得)、测量电路 (信息的转换)、放大器、指示器、记录仪(信息的显示)等几部分有时还有数据处理仪器(信息的处理)。它们间的关系可用图1.1的框图来表示。被测量传感器测量电路指示仪器记录仪器数据处理仪器图1.1测试系统的组成其中传感器是一个把被测的非电物理变换成电量的装置，因此是一种获得信息的手段，它在非电量电测系统中占有重要的位置。它获得信息的正确与否，直接影响到整个测量系统的测量效果。测量电路的作用是把传感器的输出变量变成易于处理的电压或电流信号，使信号能在指示仪上显示或在记录仪中记录。测量电路的种类由传感器的类型而定。压电加速度传感器常用的测量电路是电荷放大器。常用的压电加速度传感器的动态测量系统如图1.2所示：被测非电量压电加速度传感器补偿电路记录器电荷放大器数据处理器图1.2压电加速度传感器动态测量系统1.3论文的预期目标针对目前加速度测试系统存在的缺陷，开发出一种集成加速度测试系统。论文的预期目标为：1设计系统的硬件结构（不包括A/D转换器前端装置）在硬件方面，要对集成加速度传感器硬件总体进行设计，并对数据采集系统的硬件电路进行设计。系统为一个以 80C51 单片机为核心组成的数据采集系统，具有人机对话功能，可选择采集频率、通道等。系统工作时，首先初始化各功能寄存器及8079等外围芯片，而后开始采集，模拟信号经过ADC0809进行 A/D 转换变为数字信号送入单片机，然后再送入计算机进行处理。2设计系统软件在软件方面，按程序结构可分为以下两个部分：（1）主程序，使硬件接口和监控程序的各工作单元置成初始状态。（2）中断服务子程序：包括接受键盘指令子程序、数据采集子程序、数据传输子程序等。3系统的抗干扰设计在工业应用环境下，往往存在着系统内在和外界环境的各种干扰。在分析或设计数据采集系统时，必须考虑到可能存在的干扰对电路的影响。所以把抗干扰问题作为系统设计中一个至关重要的内容，贯彻在整个设计工作中，从硬件、软件上采取相应的措施以增强其抗干扰能力。2.系统的硬件组成2.1 系统的硬件总体设计系统的硬件分为两大部分：传感器电路部分和微机主控板部分。系统硬件结构框图如图2.1所示：A/D转换器ADC080980C5