簡易低成本信號(hào)采集系統(tǒng)的制作及編程方案

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 微型計(jì)算機(jī)控制程序

微型計(jì)算機(jī)通過用戶友好命令程序或者M(jìn)icrosoft超級終端程序與用戶交互。兩種程序都有效地與微控制器交換命令和操作數(shù)據(jù)。

命令程序界面如圖4所示，采用Visual Basic編程。界面顯示了通信握手與反饋、用戶命令選擇以及轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。讀入的數(shù)據(jù)可以用文本的形式保存。信號(hào)波形繪制例子如圖5所示。用戶應(yīng)該選擇正確的采樣間隔以保證采樣過程的準(zhǔn)確性。一般來說，通信設(shè)置的修改由用戶負(fù)責(zé)進(jìn)行。

圖4 命令程序界面

圖5 被采樣到的增長式正弦和sinx/x波

2.2 微控制器算法

一旦采樣變量值被確定，信息交換模塊接手整個(gè)工作。該模塊的算法如圖6所示。模塊接收采樣間隔、采樣次數(shù)和采樣通道的決定。算法采用正確的過程以保證滿足產(chǎn)品手冊的要求從而獲得更好的模-數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)記錄成功。在采樣過程結(jié)束后，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換信息通過串口以48 00、9 600或者19 200 b/s波特率輸送給微型計(jì)算機(jī)。該波特率由用戶和編程者給定。

圖6 信息交換模塊流程

由于微控制器算法用MPLAB C18或者匯編語言編程，將編譯過的程序下載到微控制器是必要的。為了驗(yàn)證程序和芯片上的EEPROM數(shù)據(jù)，MPLAB IDE 6.5被采用。該軟件描述了微控制器部分內(nèi)存消耗情況，這有助于用戶了解內(nèi)存的使用百分比以及EEPROM和RAM是如何被安排來存儲(chǔ)程序算法和轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語

本文討論了新型簡易低成本信號(hào)采集系統(tǒng)的制作及編程，說明了機(jī)器健康診斷系統(tǒng)信號(hào)采集的低成本和簡單實(shí)現(xiàn)是可行的。整個(gè)實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)成本不超過100元人民幣而且開發(fā)周期為兩個(gè)星期，包括微型計(jì)算機(jī)編程。系統(tǒng)成功地采樣了3 kHz的復(fù)雜信號(hào)。在微控制器被重新編程之后，電路板可以被分離成為一個(gè)獨(dú)立的可便攜和讀取的裝置。該系統(tǒng)已經(jīng)被證實(shí)有效和新穎，在機(jī)床刀具振動(dòng)分析系統(tǒng)中得到應(yīng)用驗(yàn)證，較好地采集了刀具的振動(dòng)信號(hào)，這可以通過示波器加以比較。由于采樣算法和調(diào)制電路的局限性，該研究項(xiàng)目的精度有待于提高。同時(shí)，信號(hào)數(shù)據(jù)保存的容量可以進(jìn)一步擴(kuò)展。另外，使用時(shí)請注意將測量信號(hào)調(diào)制成+5 V以內(nèi)。