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2 Vibration Signal Acquisition send Chart 硬件设计 振动传感器选择 ADXL202 是一款低成本、低功耗并且功能完善的双轴加速度传感器.它以多晶硅为表面的微机传感器和信号控制环路进行开环测量,测量结果可以以模拟信号形式或者将模拟信号转换为脉冲占空比的数字信号输出.ADXL202可以测量正负加速度,其绝对误差在± 0.005g, 而传感器的量程为± 2g,输出信号周期在0.5 ms~10 ms范围内[2].在RSET=125kΩ,I=25μA条件下,其输出高电平为VS-200mV,低电平为200mV,故其引脚可直接与微控制器(MCU)引脚相连.ADXL202可测量静态加速度,也可以作斜度测量.该振动传感器的引脚图如下图3所示: 图3 ADXL202引脚图 Fig.

3 ADXL202 Pin map 无线传感器网络节点的设计 本系统中无线传感器网络的节点采用利尔达公司生产的LSDRF433MA21_V1.0低功耗无线收发模块.该模块是由 CC1100 无线通信模块经过SPI接口方式同 MSP430F2132单片相连.其各工作模式全部由MSP430单片机控制完成,具有软件编程易实现的特点,拥有8KB+256B闪存和512B RAM的数据存储空间,且功耗很小[3].LSDRF433MA21_V1.0引脚图如图4所示.该模块可配置各种数据格式实现串口通信透明传输.实现任意长度以及不间断无线数据长度的数据发送;

防碰撞机制,实现多用户数据通信;

在线设置多种速率以及不同的地址、频道. 图4 LSDRF433MA21_V1.0 引脚图 Fig.

4 LSDRF433MA21_V1.0 Pin map 硬件电路设计 由LSDRF433MA21_V1.0电路原理图知TDO及TDI分别接MSP430F2132单片机的P1.7和P1.6口,故选该两引脚做振动信号输入端[4].因选煤厂电机振动特征值频率在200Hz以下,而ADXL202 DCM 输出方波频率(即采样频率)为1/T2,且当其DCM 输出方波频率大于模拟带宽10倍以上,测量准确度就很理想[5].因此DCM输出方波频率应为2kHz,得T2=0.5ms.取带宽W=500Hz,由公式(1.1)和公式(1.2)可得ADXL202外围电路配置为RSET (Ω)=65.5kΩ,CF=0.01μF. (1.1) (1.2) 端节点采集电路原理图如下图5所示: 图5 电路原理图 Fig.

5 Circuit diagram 程序设计 程序流程图 ADXL202振动加速度传感器输出是一系列方波信号,加速度值由公式(2.1)计算得出.而式中T2为固定值,因此要采集加速度信号只需采集T1值.本文利用MSP430F2132单片的引脚中断可单独配置功能,首先当上升沿到来,触发中断,开启定时器且改变触发方式为下降沿触发;

当下降沿到来,触发中断,关闭定时器并读出计数值;

再将此数据通过CC1100发送给上位机分析.主程序流程图及采集部分流程图如图6和图7所示: (2.1) 图6 主程序流程图 图7 采集部分程序流程图 Fig.

6 Main Process flow chart Fig.

7 Acquisition Process flow chart 程序代码 按如上流程图写出数据采集部分程序代码如下: 主程序配置端口程序 主程序中对于数据采集来说主要是对定时器参数的配置以及采集端口的配置.部分程序代........