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手持式低频振动信号采集系统与技术的研究

郭刚  
【摘要】:机械故障诊断在现代工业生产中的作用十分重要,而对振动信号的采集和分析又是机械故障诊断的主要方法,因此,研究与开发手持式低频振动信号采集系统具有十分重要的意义。嵌入式技术推动电子产品朝着经济、小巧、可靠、高效的方向发展,已成为一个应用热点,也为手持式低频振动信号采集系统提供了技术支撑。本文以数据采集理论、嵌入式技术和低功耗技术为基础,基于ATmega64L单片机,研制了手持式四通道低频振动信号采集系统。 本文首先简要分析了低频振动信号采集系统研究的背景、现状、意义与内容,介绍了数据采集理论、嵌入式技术和单片机软硬件开发环境。然后重点阐述了以高性能低成本的ATmega64L单片机为平台的系统硬件模块和软件程序设计。在硬件设计方面,按照“模块化”的原则,设计了四通道传感器信号调理、A/D转换、铁电存储、串口通信、SD卡接口、键盘控制、液晶显示、电源供电等硬件电路;在软件方面,根据“自顶向下”的原则,综合考虑各方面的情况,编写了数据采集、FFT分析、串口数据传输、铁电—SD卡数据传输、液晶显示、键盘控制等子程序和基于LabVIEW平台的数据采集测试程序,并给出了子程序流程图。最后完成了软硬件联合调试,以确保系统实现预定功能。整个设计过程中重点突出了:128点采样数据实时FFT、铁电—SD卡数据传输、低功耗与抗干扰三项核心技术的设计与研究。 为了验证手持式低频振动信号采集系统的可靠性和精确度,本文进行了有针对性的实验。实验结果证明,系统采集数据及时准确、铁电存储安全高效、数据传输稳定可靠、FFT结果准确无误、人机交互简单方便,整个系统的各项功能完全满足设计要求。 本系统设计灵活、操作简单,软件和硬件有机融为一体,具有便携带、低功耗、高可靠性和高性价比等优点,充分发挥了嵌入式技术的优势,适于大规模推广,具有广阔的市场前景。


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