TMS320VC5402在加速度式波浪傳感器中的應用

1 引言
海浪觀測是海洋調查的一項重要內容，采用裝有加速度式波浪傳感器的波浪浮標是一種有效的海浪測量方式。當裝有波浪傳感器的浮標隨波面起伏運動時，浮標內傳感器輸出反映波面升沉加速度變化的信號，對其進行二次積分處理，即可得到與波面起伏高度變化成比例的信號，再對此信號進行處理，得到波高及波周期數據。加速度信號積分采用模擬積分電路，也可采用數值積分方式。通常波浪周期為2～30 s，模擬積分電路采用積分電容值則較大，這使得傳感器體積比較大，而且模擬線路易受外界溫度、濕度等因素影響，不便于調試，而采用數值積分方式則能有效克服這些問題。
數值積分要進行大量乘加運算，DSP是一種適用于數字信號處理運算的微處理器，可用于實現各種實時快速的數字信號處理算法。TMS320C54x系列 DSP是TI公司為實現低功耗、高速實時信號處理而設計的16位定點數字信號處理器，具有高度的操作靈活性和運行速度，適用于嵌入式應用需要。因此，該設計選用TMS30VC5402型DSP作為數據處理器。

2 系統硬件電路設計
圖1為加速度式波浪傳感器的系統組成框圖，該框圖包括加速度傳感器、抗混疊濾波器、A／D轉換器、數字信號處理器、通訊接口、電源系統等部分。

加速度傳感器是波浪傳感器的核心部件，這里選用Freescale半導體公司生產的MMA1260EG型加速度傳感器。該器件是一款低成本、小尺寸、硅電容式微機械加速度傳感器，采用信號調理、溫度補償和自檢等技術。該器件已進行零g補償和雙極低通濾波等處理，從而簡化了外嗣電路設計。MMA1260EG 的工作電壓為5 V，測量范圍為Z軸±1．5 g，靈敏度為1 200 mV／g。圖2為MMA1260EG的應用電路。

常規波浪周期在2～30 s范圍內，在A/D轉換器采集間連接一低通濾波器作為抗混疊濾波器，以去除高頻信號干擾。A／D轉換器選用TI公司的TLV2544。TLV2544是一款高性能、低功耗、高速、12位4通道串行CMOS A／D轉換器，采用單電源工作，電壓范圍為2．7～5．5 V。該器件可為用戶提供3個輸入端和1個三態輸出端的串行端口，為微處理器SPI串行端口提供方便的4線接口。