簡易低成本信號采集系統的制作及編程方案

2 軟件設計

2.1 微型計算機控制程序

微型計算機通過用戶友好命令程序或者Microsoft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據。

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換的數據。讀入的數據可以用文本的形式保存。信號波形繪制例子如圖5所示。用戶應該選擇正確的采樣間隔以保證采樣過程的準確性。一般來說，通信設置的修改由用戶負責進行。

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、采樣次數和采樣通道的決定。算法采用正確的過程以保證滿足產品手冊的要求從而獲得更好的模-數轉換和數據記錄成功。在采樣過程結束后，數據轉換信息通過串口以48 00、9 600或者19 200 b/s波特率輸送給微型計算機。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。為了驗證程序和芯片上的EEPROM數據，MPLAB IDE 6.5被采用。該軟件描述了微控制器部分內存消耗情況，這有助于用戶了解內存的使用百分比以及EEPROM和RAM是如何被安排來存儲程序算法和轉換的數據。

3 結束語

本文討論了新型簡易低成本信號采集系統的制作及編程，說明了機器健康診斷系統信號采集的低成本和簡單實現是可行的。整個實驗電路設計成本不超過100元人民幣而且開發周期為兩個星期，包括微型計算機編程。系統成功地采樣了3 kHz的復雜信號。在微控制器被重新編程之后，電路板可以被分離成為一個獨立的可便攜和讀取的裝置。該系統已經被證實有效和新穎，在機床刀具振動分析系統中得到應用驗證，較好地采集了刀具的振動信號，這可以通過示波器加以比較。由于采樣算法和調制電路的局限性，該研究項目的精度有待于提高。同時，信號數據保存的容量可以進一步擴展。另外，使用時請注意將測量信號調制成+5 V以內。