采樣系統(tǒng)的作用是：采集傳感器的信號(hào)和將數(shù)據(jù)通過(guò)射頻收發(fā)電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。本系統(tǒng)采用MICROCHIP公司的PIC16F877A單片機(jī)為采樣系統(tǒng)的處理器，選用該種單片機(jī)只要考慮到它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
① 采用高性能精簡(jiǎn)指令集RISC之CPU，只要學(xué)會(huì)35條單字指令就可以學(xué)會(huì)編程；
② 指令執(zhí)行速度快，時(shí)鐘輸入允許范圍在在0～20MHZ,且指令除程序分支有兩個(gè)周期外均為單周期指令；
③ 工作電壓范圍寬：2.0～5.5V；
④ 支持在線串行編程ICSP(In-Circuit Serial ProgrammingTM)；
⑤ 10位多通道A/D轉(zhuǎn)換器；
⑥ 帶有SPITM(主模式)和I2C(主/從)的同步串行端口SSP(Synchronous Serial Port) 。
本測(cè)試臺(tái)測(cè)試的加速度傳感器是模擬電壓輸出方式的，因此采樣系統(tǒng)中的單片機(jī)主要接口是加速度傳感器模擬信號(hào)輸入和與射頻模塊的接口，射頻芯片采用的是nRF2401,它的數(shù)據(jù)通信接口是一個(gè)SPI方式的同步串行接口，故它可以與單片機(jī)的SSP口直接相連。
2、射頻收發(fā)電路
為了解決了數(shù)據(jù)采集中旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分的接線困難問(wèn)題，本設(shè)計(jì)中采用了射頻技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，射頻芯片采用nordic公司的射頻收發(fā)芯片nRF2401。
nRF2401是一個(gè)單片集成接收、發(fā)射器的芯片 ,工作頻率范圍為全球開放的 2.4 GHz 頻段。采用 GFSK調(diào)制時(shí)的數(shù)據(jù)速率為高速率 1 M bit/ s,高于藍(lán)牙 ,具有高數(shù)據(jù)吞吐量。nRF2401 內(nèi)置了 CRC糾、檢錯(cuò)硬件電路和協(xié)議。發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數(shù)全部通過(guò)軟件設(shè)置完成。1.9～3.6 V 低功耗 ,滿足低功耗設(shè)計(jì)需要。每個(gè)芯片可以通過(guò)軟件設(shè)置最多 40bit地址 ,只有收到本機(jī)地址時(shí)才會(huì)輸出數(shù)據(jù)且提供一個(gè)中斷指示 。該芯片編程方便，能滿足本系統(tǒng)的需求。
要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)必須要用到至少2個(gè)射頻收發(fā)模塊，本系統(tǒng)中在采樣系統(tǒng)和接口電路中各使用一個(gè)射頻收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。接口電路中的射頻收發(fā)模塊負(fù)責(zé)與工控機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，它起到一個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)作用。而采樣系統(tǒng)中的射頻模塊作用是實(shí)現(xiàn)向工控及發(fā)送采集系統(tǒng)采集的加速度傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
3、電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)
由于系統(tǒng)中是采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生加速度條件，因此要用到電動(dòng)機(jī)和電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。本系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)選用直流伺服電機(jī)，電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用DDS系列數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)。它采用直流電機(jī)和測(cè)速機(jī)機(jī)組，以單片機(jī)8751為核心，數(shù)字量給定，軟件PID調(diào)節(jié)，數(shù)字PWM輸出。IGBT功率驅(qū)動(dòng)，是高精度、低漂移的雙向調(diào)速系統(tǒng)。電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)可以通過(guò)工控機(jī)控制，工控機(jī)通過(guò)串口發(fā)送相應(yīng)指令就可以使電機(jī)工作在某一轉(zhuǎn)速,從而加速度傳感器有在某一加速度值下的電壓輸出。
4、數(shù)據(jù)采集和信號(hào)分析軟件
NI LabVIEW 是一種圖形化的編程語(yǔ)言，用于數(shù)據(jù)采集、分析與顯示的圖形化開發(fā)環(huán)境，快速創(chuàng)建靈活的、可升級(jí)的測(cè)試、測(cè)量和控制應(yīng)用程序。使用 LabVIEW可以采集到實(shí)際信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行分析得出有用信息，然后將測(cè)量結(jié)果和應(yīng)用程序進(jìn)行分析。本設(shè)計(jì)采用NI LabVIEW而不采用VB或 VC等作為編程語(yǔ)言，正是因?yàn)長(zhǎng)abVIEW具有強(qiáng)大的信號(hào)分析功能，能夠快速便捷地開發(fā)出應(yīng)用與該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和信號(hào)分析軟件。
數(shù)據(jù)通過(guò)串口進(jìn)入工控機(jī)后，LabVIEW讀取數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)字濾波，曲線擬合后與給定曲線進(jìn)行比較，就可以判斷出加速度傳感器性能是否合格。
四、結(jié)論
