基于单片机的信号采集系统设计方案

　　命令程序界面如图4所示，采用Visual Basic编程。界面显示了通信握手与反馈、用户命令选择以及转换的数据。读入的数据可以用文本的形式保存。信号波形绘制例子如图5所示。用户应该选择正确的采样间隔以保证采样过程的准确性。一般来说，通信设置的修改由用户负责进行。

图4 命令程序界面

图5 被采样到的增长式正弦和sinx/x波

　　2.2 微控制器算法

　　一旦采样变量值被确定，信息交换模块接手整个工作。该模块的算法如图6所示。模块接收采样间隔、采样次数和采样通道的决定。算法采用正确的过程以保证满足产品手册的要求从而获得更好的模-数转换和数据记录成功。在采样过程结束后，数据转换信息通过串口以48 00、9 600或者19 200 b／s波特率输送给微型计算机。该波特率由用户和编程者给定。

图6 信息交换模块流程

　　由于微控制器算法用MPLAB C18或者汇编语言编程，将编译过的程序下载到微控制器是必要的。为了验证程序和芯片上的EEPROM数据，MPLAB IDE 6.5被采用。该软件描述了微控制器部分内存消耗情况，这有助于用户了解内存的使用百分比以及EEPROM和RAM是如何被安排来存储程序算法和转换的数据。

　　3 结束语

　　本文讨论了新型简易低成本信号采集系统的制作及编程，说明了机器健康诊断系统信号采集的低成本和简单实现是可行的。整个实验电路设计成本不超过100元人民币而且开发周期为两个星期，包括微型计算机编程。系统成功地采样了3 kHz的复杂信号。在微控制器被重新编程之后，电路板可以被分离成为一个独立的可便携和读取的装置。该系统已经被证实有效和新颖，在机床刀具振动分析系统中得到应用验证，较好地采集了刀具的振动信号，这可以通过示波器加以比较。由于采样算法和调制电路的局限性，该研究项目的精度有待于提高。同时，信号数据保存的容量可以进一步扩展。另外，使用时请注意将测量信号调制成+5 V以内。

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