基于TLC0831单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计

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摘要
信息的获取与处理已经成为现代信息技术领域的核心，对社会发展、科技进
步起着重要的作用。传感器作为信息获取与处理系统中最前端的部件，直接面向
, ?# Y/ s# @6 K: U% @被测量的对象，是一项令人瞩目的高新技术，也是当代科学技术迅猛发展的重要
% i% \$ b! g1 [# a标志。其中压电加速度传感器作为一种重要的传感器，主要用于冲击和振动信号
( i- G* _. O# X8 M8 k9 i的获取。它具有尺寸小、重量轻、抗干扰能力强、安装方便等优点。因此压电加
速度传感器信号的获取与分析在科学研究中显得尤为重要。
在数据采集领域，National Instruments(美国国家仪器有限公司，简称NI)
作为虚拟仪器技术的开创者和领导者，也是基于Pc的数据采集产品的领导者，
5 H% Y6 S1 L3 G* h# Y' j. N为用户提供了最为广泛的数据采集设备选择。但配备NI公司的数据采集硬件及
软件比较昂贵，并且对于本文中在实验室进行的压电加速度传感器信号的采集，
5 W% Y; p* J  s; H; D8 c; g, \其输出模拟量为缓变低频信号，采用总线型A／D卡并不是最合适的方案。所以选
" E% L6 U# {4 e2 w7 J用恰当的硬件，编写合适的软件，组建既经济又实用的压电加速度低频信号采集
3 x! j5 d) \( \/ g+ i系统是十分必要的。
% B9 E( V7 E7 a- P本文基于上述特点对压电加速度传感器低频信号进行了分析，同时在参阅大
8 {1 w7 o- u& t( E/ H量文献资料的情况下设计了基于单片机的压电加速度传感器低频信号的采集系
统。系统分为硬件与软件两部分内容。
8 J: @8 I+ z; E9 Z6 O+ e6 C硬件部分对压电加速度传感器信号进行了放大滤波等调理工作，同时以TI
& ^5 q( I" T/ E公司的TLC0831为A／D转换器，LG公司的单片机GMS97C2051为微处理控制芯片，
( J/ S& R3 I8 j2 i4 P% U5 u+ j  c. UMAX232为单片机和计算机的串行接口组成采集系统。论文将整个系统分为调理
电路、A／D转换电路、单片机控制电路及串行接口电路四个模块，对各个硬件模
0 P( C- K' }4 R' ~6 H块给出了原理图并进行了分析。
软件部分采用MCS--51汇编语言编写单片机数据采集程序。同时利用了图形
7 Y' y/ F: {" ]' @化编程语言LabVIEW。、LabVIEW是著名的虚拟仪器开发平台，它摒弃了传统开发
7 A9 I3 A4 J1 c. m" U' R中文摘要
/ N: i% O* F$ Q, t) \5 V. t工具的复杂性，在提供强大功能的同时还保证了灵活性。因此本文采用LabVIEW
3 H* o/ Q$ W2 B8 K+ n9 K$ S7 W  ?软件为平台。为该数据采集系统实现实时数据曲线显示。
本系统是基于计算机的数据采集系统，因此系统的功能可以灵活定义，便于
/ G- X2 t- A4 z8 w& Y* d满足用户要求；此外，系统直接把采集数据通过串口传输到计算机上来，便于对
数据进行处理和分析；最后，系统具有良好的入机界面，操作方便。
% b3 J; t/ h3 G$ B; U* E. g作者在总结压电加速度传感器调理电路的基础上，完成的主要工作包括：(1)
6 k. e" y  h# D+ D通过对压电加速度传感器输出信号的分析，提出了一种基于A／D转换、单片机控
制的低频数据采集系统的设计方案；(2)编写了基于MCS一51汇编语言的单片机
程序；(3)以I．abVlEW为平台编制了实时采集的显示界面；(4)进行了实验验
证，给出了实验结果；(5)对系统的改进和完善提出了更好的想法。

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shanchang1

可以采用MCS--51汇编语言编写单片机数据采集程序

xiayichuyang

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