本發(fā)明涉及一種嵌入式系統(tǒng)，特別涉及一種嵌入式高精度加速度計信號采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自第二次世界大戰(zhàn)以來，曾先后出現(xiàn)過近百種不同類型的加速度計。從最初的機械磁電式，發(fā)展到氣浮、電磁懸浮、壓電懸浮和近十年來發(fā)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(fā)展到采用二元、三元斷續(xù)式和二元調(diào)寬式的數(shù)字回路。因而，從六十年代以來，出現(xiàn)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。隨著微機系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用于微器件的設(shè)計技術(shù)和工藝水平的提高，微傳感器的開發(fā)和應(yīng)用取得了長足的進步。微加速度計作為典型的微器件，其設(shè)計和制作技術(shù)也越來越成熟，國內(nèi)外都將微加速度計開發(fā)作為微機系統(tǒng)產(chǎn)品化的優(yōu)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(yōu)點，廣泛運用于航空航天、汽車工業(yè)、工業(yè)自動化及機器人等行業(yè)，具有廣闊的運用前景。

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(yīng)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(yīng)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(yīng)用發(fā)展很快，較為突出的是撓性表和靜表，多數(shù)的國外慣性導(dǎo)航系統(tǒng)采用撓性表，特別是在新型的戰(zhàn)斗機中;而靜電加速度計則在空間任務(wù)中應(yīng)用較多。加速度計的發(fā)展趨勢是盡量減小干擾力矩，提高熱穩(wěn)定性，改進結(jié)構(gòu)材料，提高軸對準穩(wěn)定性，標度因數(shù)穩(wěn)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(fā)展:一種是對現(xiàn)有的常規(guī)加速度計的結(jié)構(gòu)和元件進行改進，以提高儀表的性能;二是研制其它非常規(guī)的新型加速度計，例如:撓性、靜電、光纖、激光、固體等加速度計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有動態(tài)校正、多通道等優(yōu)點的嵌入式高精度加速度計信號采集系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種嵌入式高精度加速度計信號采集系統(tǒng)，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。

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。

所述低通濾波器選用具有較高采樣保持比的采樣保持器。

所述單片機選用freescalek60，高速采樣的數(shù)據(jù)送入fifo，邏輯關(guān)系由cpld控制。

所述跟隨器選用低失調(diào)電壓、低漂移的運放電路

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(nèi)存映射的方式讀取數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)；在單片機接收下一組數(shù)據(jù)的同時，pc104接收fifo中的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的一種嵌入式高精度加速度計信號采集系統(tǒng)，將軟硬件有機結(jié)合，有效的解決了a/d動態(tài)范圍的問題，同時具有動態(tài)校正、多通道等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為加速度計信號采集電路整體結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為單片機a/d采樣流程圖；

圖3為單片機與fifo的傳送程序流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

實施例1

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系統(tǒng)，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。

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。

所述低通濾波器選用具有較高采樣保持比的采樣保持器。

所述單片機選用freescalek60，高速采樣的數(shù)據(jù)送入fifo，邏輯關(guān)系由cpld控制。

所述跟隨器選用低失調(diào)電壓、低漂移的運放電路

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(nèi)存映射的方式讀取數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)；在單片機接收下一組數(shù)據(jù)的同時，pc104接收fifo中的數(shù)據(jù)。

實施例2

如圖1所示，本發(fā)明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(yīng)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(shù)據(jù)送入fifo，邏輯關(guān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換，它應(yīng)選用低失調(diào)電壓、低漂移的運放電路。

實施例3

如圖2所示，本發(fā)明在程序執(zhí)行的時候要對三片a/d模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行初始化，系統(tǒng)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(qū)，等三路信號讀取完畢后，加標識字頭后，調(diào)用串口發(fā)送子程序，一次性發(fā)送所有轉(zhuǎn)換信號值，發(fā)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(diào)用，系統(tǒng)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8bite子程序、讀dor數(shù)據(jù)子程序、串口發(fā)送子程序等。

實施例4

如圖3所示，本發(fā)明雖然采用串口也可滿足傳輸速率的要求，但占用導(dǎo)航計算機中斷多，時間長，且易發(fā)生誤碼，由于導(dǎo)航計算機承擔的任務(wù)較多，要進行數(shù)據(jù)的接收，以及解算。為了盡量將其承擔的任務(wù)減輕，減少中斷的次數(shù)，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(xù)寫9次把數(shù)據(jù)送入fifo，然后由單片機給導(dǎo)航計算機一個中斷，導(dǎo)航計算機響應(yīng)中斷，采用內(nèi)存映射的方式讀取數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)的同時，pc104有足夠的時間來接收fifo中的數(shù)據(jù)；所以我們?nèi)绻徊樵兛諛酥荆部梢哉_的讀取數(shù)據(jù)；這里我們?yōu)榱吮ｋU起見，仍然查詢了空信號。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種嵌入式高精度加速度計信號采集系統(tǒng)，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。本發(fā)明的一種嵌入式高精度加速度計信號采集系統(tǒng)，將軟硬件有機結(jié)合，有效的解決了A/D動態(tài)范圍的問題，同時具有動態(tài)校正、多通道等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：王樹鑫
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱米米米業(yè)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2016.01.18
技術(shù)公布日：2017.07.25