一種嵌入式高精度加速度計信號采集裝置的制造方法
【專利摘要】<b>一種嵌入式高精度加速度計信號采集裝置，包括單片機、運算放大器、低通濾波器、跟隨器；所述單片機連接控制運算放大器、低通濾波器、跟隨器；所述運算放大器連接低通濾波器，所述低通濾波器連接跟隨器，所述跟隨器連接單片機。本實用新型的一種嵌入式高精度加速度計信號采集裝置，將軟硬件有機結合，有效的解決了A/D動態范圍的問題，同時具有動態校正、多通道等優點。</b>
【專利說明】
一種嵌入式高精度加速度計信號采集裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種嵌入式裝置，特別涉及一種嵌入式高精度加速度計信號采集
目.0
【背景技術】
[0002]自第二次世界大戰以來，曾先后出現過近百種不同類型的加速度計。從最初的機械磁電式，發展到氣浮、電磁懸浮、壓電懸浮和近十年來發展的撓性靜電激光以及晶體諧振等特殊支承的儀表。伺服回路也從原來的單純采用模擬回路，發展到采用二元、三元斷續式和二元調寬式的數字回路。因而，從六十年代以來，出現了許多新型儀表，如:脈沖積分擺式加速度計、單軸或雙軸干式撓性加速度計、靜電加速度計、激光加速度計、壓膜雙軸加速度計、磁流體加速度計、三軸固體加速度計多功能敏感器。隨著微機裝置技術的發展，應用于微器件的設計技術和工藝水平的提高，微傳感器的開發和應用取得了長足的進步。微加速度計作為典型的微器件，其設計和制作技術也越來越成熟，國內外都將微加速度計開發作為微機裝置產品化的優先項目。相比于通常的加速度計，微加速度計具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性好等優點，廣泛運用于航空航天、汽車工業、工業自動化及機器人等行業，具有廣闊的運用前景。
[0003]常見的微加速度計按照原理可以分為:壓電式、電容式、叉指式、扭擺式、以及隧穿效應式等。日前用的比較多的力反饋加速度計有陀螺型加速度計、靜電加速度計、力平衡式加速度計、(包括液浮擺式加速度計和撓性加速度計)、磁感應積分和粘性剪切積分加速度計等。近年來，新型加速度計的應用發展很快，較為突出的是撓性表和靜表，多數的國外慣性導航裝置采用撓性表，特別是在新型的戰斗機中；而靜電加速度計則在空間任務中應用較多。加速度計的發展趨勢是盡量減小干擾力矩，提高熱穩定性，改進結構材料，提高軸對準穩定性，標度因數穩定性，提高可靠性，降低成本，減小體積;加速度計主要朝以下兩種方向發展:一種是對現有的常規加速度計的結構和元件進行改進，以提高儀表的性能;二是研制其它非常規的新型加速度計，例如:燒性、靜電、光纖、激光、固體等加速度計。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種具有動態校正、多通道等優點的嵌入式高精度加速度計信號采集裝置。
[0005]本實用新型的目的通過以下技術方案實現:
[0006]—種嵌入式高精度加速度計信號采集裝置，包括單片機、運算放大器、低通濾波器、跟隨器;所述單片機連接控制運算放大器、低通濾波器、跟隨器;所述運算放大器連接低通濾波器，所述低通濾波器連接跟隨器，所述跟隨器連接單片機。
[0007]所述運算放大器選用高共模抑制比、高精度、低漂移、低噪聲的芯片。
[0008]所述低通濾波器選用具有較高采樣保持比的采樣保持器。
[0009]所述單片機選用Freescale K60，高速采樣的數據送入FIFO，邏輯關系由CPLD控制。
[0010]所述跟隨器選用低失調電壓、低漂移的運放電路
[0011]在運行過程中，采用先進先出FIFO方式進行傳輸，提高了傳輸速度;采用內存映射的方式讀取數據，當讀到空后，由EMPTY給單片機空信號，單片機檢測到這個空信號后，進行下一個周期的重新寫入，這樣通過FIFO的形式傳輸數據;在單片機接收下一組數據的同時，PC104接收FIFO中的數據。
[0012]本實用新型的有益效果:本實用新型的一種嵌入式高精度加速度計信號采集裝置，將軟硬件有機結合，有效的解決了 A/D動態范圍的問題，同時具有動態校正、多通道等優點。
【附圖說明】
[0013]圖1為加速度計信號采集電路整體結構框圖；
[0014]圖2為單片機A/D采樣流程圖；
[0015]圖3為單片機與FIFO的傳送程序流程圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0017]實施例1
[0018]如圖1、圖2、圖3所示，一種嵌入式高精度加速度計信號采集裝置，包括單片機、運算放大器、低通濾波器、跟隨器;所述單片機連接控制運算放大器、低通濾波器、跟隨器;所述運算放大器連接低通濾波器，所述低通濾波器連接跟隨器，所述跟隨器連接單片機。
[0019]所述運算放大器選用高共模抑制比、高精度、低漂移、低噪聲的芯片。
[0020]所述低通濾波器選用具有較高采樣保持比的采樣保持器。
[0021]所述單片機選用Freescale K60，高速采樣的數據送入FIFO，邏輯關系由CPLD控制。
[0022]所述跟隨器選用低失調電壓、低漂移的運放電路
[0023]在運行過程中，采用先進先出FIFO方式進行傳輸，提高了傳輸速度;采用內存映射的方式讀取數據，當讀到空后，由EMPTY給單片機空信號，單片機檢測到這個空信號后，進行下一個周期的重新寫入，這樣通過FIFO的形式傳輸數據;在單片機接收下一組數據的同時，PC104接收FIFO中的數據。
[0024]實施例2
[0025]如圖1所示，本實用新型中由于加速度計信號的精度很高，電路要充分考慮對噪聲的抑制，前級處理電路的器件選擇很重要，運算放大器需選用高共模抑制比、高精度、低漂移、低噪聲的芯片;低通濾波器要具有良好的線性與截止頻率，采樣保持器應選用具有較高采樣保持比的器件，采用差分輸入以更好的抑制噪聲，單片機選用89C52，高速采樣的數據送入FIF0，邏輯關系由CPLD控制。電壓跟隨電路對輸入的加速度信號進行變換、隔離前級電阻、處理，使輸入信號符合A/D轉換的要求，跟隨器的輸入電阻近似無窮大，可以隔離后級電路吸收力反饋回路輸出的電流，以免干擾I/V的轉換，它應選用低失調電壓、低漂移的運放電路。
[0026]實施例3
[0027]如圖2所示，本實用新型在程序執行的時候要對三片A/D模數轉換器進行初始化，裝置需要采樣三路加速度信號，所以每采集完一路信號，就要查詢下一通道是否為低，并把上一通道置高，在每次讀DOR寄存器之前，必須要判斷的值，為低才能讀取，把每路讀取的值放在固定的RAM區，等三路信號讀取完畢后，加標識字頭后，調用串口發送子程序，一次性發送所有轉換信號值，發送完畢后，進行下一輪采樣;為編寫程序代碼的簡練，對于通用的代碼都編成子程序，通過寄存器來傳遞變量進行調用，裝置中所編的子程序主要包括以下模塊:選擇通道子程序、寫INSR寄存器子程序、寫CMR寄存器子程序、讀8 Bite子程序、讀DOR數據子程序、串口發送子程序等。
[0028]實施例4
[0029]如圖3所示，本實用新型雖然采用串口也可滿足傳輸速率的要求，但占用導航計算機中斷多，時間長，且易發生誤碼，由于導航計算機承擔的任務較多，要進行數據的接收，以及解算。為了盡量將其承擔的任務減輕，減少中斷的次數，所以這里采用先進先出(FIFO)方式進行傳輸，單片機讀完3路加速度的信號后，連續寫9次把數據送入FIFO，然后由單片機給導航計算機一個中斷，導航計算機響應中斷，采用內存映射的方式讀取數據，當讀到空后，由EMPTY給單片機空信號，單片機檢測到這個空信號后，進行下一個周期的重新寫入，這樣通過FIFO的形式傳輸數據，簡單方便，又達到了我們期望的效果。另外我們這里的工控機的速度遠遠的快于單片機，在單片機接收下一組數據的同時，PC104有足夠的時間來接收FIFO中的數據;所以我們如果不查詢空標志，也可以正確的讀取數據;這里我們為了保險起見，仍然查詢了空信號。
【主權項】
1.一種嵌入式高精度加速度計信號采集裝置，其特征在于:包括單片機、運算放大器、低通濾波器、跟隨器;所述單片機連接控制運算放大器、低通濾波器、跟隨器;所述運算放大器連接低通濾波器，所述低通濾波器連接跟隨器，所述跟隨器連接單片機。2.根據權利要求1所述的一種嵌入式高精度加速度計信號采集裝置，其特征在于:所述運算放大器選用高共模抑制比、高精度、低漂移、低噪聲的芯片。3.根據權利要求1所述的一種嵌入式高精度加速度計信號采集裝置，其特征在于:所述低通濾波器選用具有較高采樣保持比的采樣保持器。4.根據權利要求1所述的一種嵌入式高精度加速度計信號采集裝置，其特征在于:所述單片機選用Freescale K60，高速采樣的數據送入FIFO，邏輯關系由CPLD控制。5.根據權利要求1所述的一種嵌入式高精度加速度計信號采集裝置，其特征在于:所述跟隨器選用低失調電壓、低漂移的運放電路。
【文檔編號】G01P15/00GK205450027SQ201521094982
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月27日
【發明人】王樹鑫
【申請人】哈爾濱米米米業科技有限公司