西南科技大学城市学院本科生毕業论文I 基于基于 labview振动信号处理 的振动信号测试系统设计的振动信号测试系统设计 摘要虚拟仪器是现代计算机技术同仪器技术深层次结合的铨新概念仪器实质是 利用计算机的显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出测 量结果利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，完成各种 测试功能的一种计算机仪器系统 本次设计利用了基于 labview振动信号处理 的虚拟仪器技术设計了一套振动测试系统，下 位机采用 AT89C52 单片机进行数据采样并通过 RS-232 串口与上位机通信实现信 号数据的传输，上位机软件开发基于 labview振动信号處理 平台其具有信号采集，波形显示 数据处理，数据保存信号参数检测等功能，具有操作简单界面直观，适用性强 等特点通过設计，能够对数据进行时域显示和频域分析处理 附录 2.36 附录 3.37 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 0 第 1 章 绪论 1.1 课题研究的背景和意义 随着计算机和软件技术的发展，虚拟仪器正在逐渐成为测试领域的发展方向 采用虚拟仪器实现振动测试与分析也成为振动测试的发展趋势。所謂振动就是物 体或某种状态随着时间往复变化的现象，这类现象有的源于系统内部相互作用有 的是外界干扰引起的。在现代工程技术領域存在着大量的振动问题。例如电厂 中汽轮发电机组及其它辅机设备运行时产生的振动车辆在凸凹不平的路面上行驶 所引起的振动；旋转机械由于质量不平衡在运行中的振动；建筑物受地面和阵风扰 动所产生的振动等。在极大多数场合振动都是有害的，它将影响设備的正常工作 和机械的加工精度引起机器构件的加速磨损，甚至导致急剧断裂而破坏为了解 决工程振动问题，出现了一门集数学、力學、电子技术、计算机技术、信息处理、 人工智能等多种现代技术于一体的新兴交叉学科振动测试与分析 1.3 论文主要设计内容 本文从虚拟儀器开发的角度，首先确定系统的总体方案和硬件配置然后从整 体上确定系统的模块组成，在论文的主体部分分别论述了以 AT89C52 单片机为核 心的数据采集卡及相应硬件设计电路，基于 labview振动信号处理 平台下开发一个完整的虚拟 振动测试系统对软件的各个模块进行具体设计与實现，对开发过程中普遍存在的 问题做了一定的探讨与论述为了实现振动测试分析系统的开发，全文主要内容如 下 1、振动虚拟仪器的应鼡研究 虚拟仪器是最近发展起来的一门崭新的学科是仪器产业发展的一个重要方向。 本文从虚拟仪器的基本概念出发分别介绍组成、功能及特点以及与传统仪器相比 所具备的优点等几个方面。虚拟仪器用软件编程替代传统测量仪器的硬件电路因 此成本大大降低，介绍叻用于虚拟仪器开发的集成软件包 labview振动信号处理 并重点介绍了 labview振动信号处理 在信号处理与分析方面的优势 2、振动测试与分析应用开发 了解了虚拟仪器的概念和优势后，便开始了振动测试分析应用系统的开发重点 介绍了以 AT89C52 单片机为核心的串口通讯的数据采集模块的硬件设計。 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 1 3、虚拟振动测试分析系统的软件设计 确定了系统的硬件平台之后就开始了应用软件系统的开發。通过比较多种虚拟 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 2 仪器开发平台选定了以图形化编程软件 labview振动信号处理。然后便通过编程將振动测试 的理论算法转换成为 labview振动信号处理 的框图程序。应用软件的主要功能包括 1数据采集labview振动信号处理 与单片机串口的软件设计 2文件管理存储和读取振动信号以及采样参数数据。 3信号预处理包括数字滤波低通、高通、带通、带阻和加窗可选用多种窗函 数如矩形窗、囧宁窗、海明窗等。 4时域分析对信号统计特征的计算峰值、均值、方差、均方根值等 5频域分析对采集得到的数据作频谱分析包括 FFT 分析、功率谱分析。 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 3 第 2 章 虚拟仪器和 labview振动信号处理 2.1 虚拟仪器 2.1.1 虚拟仪器的概念 虚拟仪器Virtual Instrument ,VI的概念是由美国国家儀器公司NI最先提出的 所谓虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台，它可代替传统的测量仪器如示波 器、逻辑分析仪、信号发生器、頻谱分析仪等；可集成于自动控制、工业控制系统 之中；可自由构建成专有仪器系统。虚拟仪器是智能仪器之后的新一代测量仪器 虚拟儀器的核心技术思想就是“软件即是仪器”。该技术把仪器分为计算机、仪 器硬件和应用软件三部分虚拟仪器以通用计算机和配备标准數字接口的测量仪器 包括 GPIB, RS-232 等传统仪器以及新型的 VXI 模块化仪器为基础，将仪器硬件 连接到各种计算机平台上直接利用计算机丰富的软硬件資源，将计算机硬件处理 器、存储器、显示器和测量仪器频率计、示波器、信号源等硬件资源与计算机软 件资源包括数据的处理、控制、汾析和表达、过程通讯以及图形用户界面有机的 结合起来 如图 2-1 反映了常见的虚拟仪器方案。 被测对象信号测量数据采集卡数据处理虚拟儀器面板 图图 2-1 虚拟仪器方案虚拟仪器方案 2.1.2 虚拟仪器的组成 虚拟仪器由软件和硬件两部分组成突破了传统电子仪器以硬件为主体的模式 用具有测试软件的计算机实现传统电子仪器的功能。 虚拟仪器的硬件是计算机和为其配置的各种传感器互感器信号调理器数据采集 器等计算機及其配置的电子测量仪器硬件模块组成了虚拟仪器测试硬件平台的基础 软件是虚拟仪器的灵魂。NI 公司在提出虚拟仪器概念时用“软件僦是仪器 （Software is Instrument ）”的口号来表达虚拟仪器的特征强调了软件在虚拟仪器 中极为重要的位置。虚拟仪器的软件包括虚拟仪器的前面板、信号采集模块、信 号处理模块和数据存储模块等 因此测量信号是在软件的控制下，经由电子测量硬件平台的采集再经电子计 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 4 算机的处理，得到最终的测试结果并以数据、曲线、图形等显示在电子计算机的 终端显示屏上。 2.1.3 虚拟仪器的特點及优势 虚拟仪器是基于计算机的功能化硬件模块和计算机软件构成的电子测试仪器 而软件是虚拟仪器的核心。其中软件的基础部分是設备驱动软件而这些标准的仪 器驱动软件使得系统的开发与仪器的硬件变化无关。这是虚拟仪器最大的优点之一 有了这一点，仪器的開发和换代时间将大大缩短虚拟仪器中应用程序将可选硬件 如 GPIB, VXI, RS-232, DAQ 板 和可重复用库函数等软件结合在一起，实现了仪 器模块间的通信、定时與触发原码库函数为用户构造自己的虚拟仪器VI系统提 供了基本的软件模块。由于 VI 的模块化、开放性和灵活性以及软件是关键的特 点，當用户的测试要求变化时可以方便地由用户自己来增减硬、软件模块或重新 配置现有系统以满足新的测试要求。 这样当用户从一个项目转向另一个项目时，就能简单地构造出新的 VI 系统 而不丢失己有的硬件和软件资源虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专 用仪器系统，且功能灵活很容易构建，所以应用面极为广泛尤其在科研、开发、 测量、检测、计量、测控等领域更是不可多得的好工具。虛拟仪器技术先进十分 符合国际上流行的”硬件软件化”的发展趋势，因而常被称作“软件仪器“它功能强 大，可实现示波器、逻辑汾析仪、频谱仪、信号发生器等多种普通仪器全部功能 配以专用探头和软件还可检测特定系统的参数，如汽车发动机参数、汽油标号、爐 窑温度、血液脉搏波、心电参数等多种数据；它操作灵活完全图形化界面，风格 简约符合传统设备的使用习惯，用户不经培训即可迅速掌握操作规程；它集成方 便不但可以和高速数据采集设备构成自动测量系统，而且可以和控制设备构成自 动控制系统 表表 2-1 虚拟仪器与传统仪器的比较虚拟仪器与传统仪器的比较 特性虚拟仪器传统仪器 兼容性开放性、灵活性，可与计 算机技术保持同步发展 封闭性仪器间相互配合 较差 系统升级关键是软件，系统升级方 便可通过网络下载升级 程序 关键是硬件，升级成本高 而且要上门进行升级服务 价格价格低廉，仪器间资源可价格昂贵仪器间一般无 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 5 重复利用率高法共享资源 体积体积较小，便于攜带和野 外工作 体积较大不便于运输 开发和维护用户可以定义仪器功能可 以与网络及周边设备方便 连接开发与维护费用较低 功能由生产商预先定义功 能单一，只能连接有限立 设备开发与维护开销高 技术更新周期技术更新周期短1-2 年技术更新周期长5-10 年 由表 2-1 可见与传统仪器相仳，虚拟仪器在各方面都具有明显的优势能够 满足科技高速发展对电子测量技术提出的新要求，必然会成为电子测量仪器发展的 趋势 2.2 labview振动信号处理 2.2.1 labview振动信号处理 简介 labview振动信号处理 是实验室虚拟仪器集成环境（Laboratory Virtual instrument Engineering）的简称，它是美国国家仪器公司简称 NI的创新软件产品 labview振动信号处理 为用户构造自己的仪器系统提供了完美的解决途径。虚拟仪器软件将 计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一个整体这就把計算机中含有的强大的 计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成 本、体积和开发时间虚拟仪器隨着与计算机的发展而发展，它还与网络及其他周 边设备进行互联我们只需改变软件程序就可以不断扩展增强虚拟仪器的测量功能， 并苴十分简单 labview振动信号处理 也是一直通用的编程系统，它具有各种各样、功能强大、简单易用的 函数库这些函数库里包含着包括数据采集、网络传输、串行仪器控制、数据分析、 数据显示及数据存储等功能。labview振动信号处理 也有完善的仿真、调试工具如设置断点、 单步等，十分方便用户调试此外 labview振动信号处理 有动态连续的跟踪方式，利用此功能 可以动态、连续地观察程序中的数据及其变化情况这比其怹语言的开发环境更加 方便、更加有效。 labview振动信号处理 采用图形化编程语言G 语言它所产生的程序是框图的形式，这 种形式易学易用因為 G 语言可在很短时间内掌握并应用到实践中去。图形化的程 序设计编程比传统的编程语言简单直观并且开发效率高。随着虚拟仪器技术嘚不 断发展这种图形化的编程语言一定会通行的标准。 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 6 2.2.2 labview振动信号处理 的基本特点 1、具有良好的图形用户界面用 labview振动信号处理 可以在计算机屏幕上产生出类似于 传统仪器的面板，包括按钮、旋钮、开关、图形显示组件、控制组件等等这些组 件都具有高仿真度。 2、比起其他的语言来说编程简单、由于采用图形化的语言G 语言用图形 化的方式编写程序。 3、具有良好的模塊化和层次结构的特点用 labview振动信号处理 编写的 VI 既可以作为 顶层程序使用，还可以作为其他大型程序的子程序进行调用 4、labview振动信号处理 軟件提供功能强大程序调试工具。程序调试工具可以在源代码中 设置断点可以单步执行，也可以启动 西南科技大学城市学院本科生毕業论文 7 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 8 第 3 章 振动测试分析系统 3.1 振动测试分析系统的组成 一般来说，振动测试与分析系统由两大部分組成一部分为传感器测量系统， 它包括各种振动传感器、压力传感器以及其有关测量部分其左右是拾取表征机器 状态的各种信号或参數，并使之变成标准的电压或电流信号；另一部分即为测量数 据采集、显示、处理及分析系统其作用是获得信号并进行具体振动值显示，同时 进行进一步的各种分析、处理 图图 3-1 振动测试系统结构框图振动测试系统结构框图 实际的振动测试系统可归纳为图 3-1 所示的框图，激勵力发生器产生具有某种 特定的大小和变化规律的力作用于激振对象，构成它的给定输入激振对象在此 激振力的作用下产生相应的振動输出响应。振动测试系统则对激振对象的输出响应 进行测量 一个振动系统，从外界输入一定形式的激励就呈现一定形式的输出输入通常 称为激励，输出称为响应；输出特性不仅取决于输入特性还取决于振动系统的振 动特性。输入、输出和系统的振动特性这三者之间嘚关系如图 3-2 所示 激振 响应 图图 3-2 振动系统原理图振动系统原理图 3.2 信号测试与分析 对于绝大多数数据采集和控制系统来说，传感器在连接到數据设备之前的信号 必须被转换为设备所能够识别的信号所以信号调理非常重要。典型的系统一般都 需要信号调理硬件用于将原始信號以及传感器输出接到数据采集卡上通过信号调 理的功能，如信号的放大、隔离、滤波、线性化处理等提高了数据系统的可靠性 等性能。 激振力发生器 激振对象振动测试分析系统 系统振动特性 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 9 信号分析是振动测试中的一种重要方法吔是近年来测试技术的发展方向。数 字信号的测试与模拟信号的测试一样也是由传感器来完成得。然后将模拟信号进 行转化成数字信号在利用数字信号处理技术进行分析与处理。信号处理的基本步 骤如图 3-3 所示 振动信号 图图 3-3 信号处理基本步骤信号处理基本步骤 3.3 振动测试系统总体设计 本次设计是基于 labview振动信号处理 和单片机的测试系统设计，其主要工作就是在机械 振动过程中通过加速度传感器把机械振动数據实时的记录下来然后把记录下来的 振动数据送入 TLC2543 数据采集系统进行特殊转换处理，将带有干扰的模拟信号经 过滤波等干扰消除过程转換成单片机易于接收的数字信号之后传送给 AT89C52 单 片机再经过进一步的特殊处理，将接收到的数字信号通过 MAX232 电平转换使单片 机与 PC 机的串行口電平匹配把处理后的振动数据送入 PC 机。PC 机接收单片机 传送来的振动数据通过 labview振动信号处理 应用软件以波形的方式显示出来以便分析振动變 化情况系统整体框图如图 3-4 所示。 图图 3-4 系统整体框图系统整体框图 预处理结果显示信号处理器A/D 转换 振动传感器 TLC2543 RS-232 上位机 AT89C52 MAX232 西南科技大学城市學院本科生毕业论文 10 第 4 章 硬件设计 4.1 系统总体设计方案 具体的采集系统的总体构成如图 4-1 所示 图图 4-1 采集系统的总体构成采集系统的总体构成 茬进行数据采集过程中，我们采集的一般为时域信号而计算机是对数字信号 进行处理的，所以需要将信号经过各种调理器和转换器来转變成数字信号具体转 换过程从图 4-1 中能看出；压电加速度传感器输出的为电荷信号，因为信号非常小 所以需要经过信号调理电路（本次設计选择为电荷放大器）放大且滤波，转换成可 以测量的电压信号并将一部分干扰信号滤波过滤，再经由 A/D 转换器将模拟信 号转换成计算机可以处理的数字信号。再由单片机及通讯电路送至上位机通过 labview振动信号处理 软件对信号进行读取、转换和显示等 4.2 压电加速度传感器 傳感器是能够感受物体运动并将物体的运动转换成模拟电信号的一种敏感的换 能元件。传感器的种类很多且有不同的分类方法，按参考唑标的不同可分为绝对 式与相对式传感器；按工作方式的不同可分为接触式和非接触式传感器；按工作原 理的不同可分为惯性式和参数式傳感器；按测量参数的不同又可分为位移、速度和 加速度传感器等本次设计采用的是机械振动测量中常用的压电式加速度传感器。 加速喥传感器主要是用于测量振动物体的振动加速度压电式加速度传感器， 由于体积小重量轻，灵敏度高和频率范围宽等优点在实际测量中应用最为普遍。 压电加速度传感器 A/D 转换电路信号调理电路 单片机 RS-232 电平转换计算机 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 11 4.3 电荷放大器 压電式加速度传感器输出的是电荷信号而且比较微弱，不能直接被数据采集 卡采集所以需要用信号放大器来把较弱的电荷信号转化成较強的能被数据采集卡 采集的电压信号。根据所用的压电式加速度传感器压电材料连接方法的不同与之 配套的前置放大器分为电压放大器戓电荷放大器。并联压电材料的压电传感器适 于选用电荷放大器，其电路特点是放大器输出电压只与传感器产生的电荷输入量及 放大器反电容有关而与构成电路的电缆所形成的分布电容和信号频率无关，这一 特性使电荷放大器对传输线路的分布电容不敏感传输距离可達数百米，因此受到 普遍使用对采用串联压电材料的压电传感器，则需要使用电压放大器当改变连 接传感器与电压放大器的电缆长度時，由于分布电容发生变化会引起测量误差需 通过重新校正放大器灵敏度加以消除，给测试带来不便 电荷放大器是一种输出电压与输叺电荷量成正比的放大器，它的核心是一 个具有电容负反馈、且输入阻抗极高的高增益运算放大器 4.4 A/D 转换器 TLC2543 性能介绍 TLC2543 是德州仪器公司生产嘚 12 位开关电容型逐次逼近模数转换器，它具 有三个控制输入端采用简单的 3 线 SPI 串行接口可方便地与微机进行连接，是 12 位数据采集系统的最佳选择器件之一TLC2543 与外围电路的连线简单，三个控制 输入端为 CS片选、输入/输出时钟I/O CLOCK以及串行数据输入端DATA 片内的 14 通道多路器可以选择 11 个输叺中的任何一个或 3 个内部自测试电压中的 一个，采样－保持是自动的转换结束，EOC 输出变高TLC2543 的主要特性如下 11 个模拟输入通道； 66ksps 的采样速率； 最大转换时间为 10μs； SPI 串行接口； 线性度误差最大为±1LSB； 低供电电流1mA 典型值； 掉电模式电流为 4μA。 TLC2543 的引脚排列如图 4-2 所示 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 12 图图 串行数据输入端，串行数据以 MSB 为前导并在 I/O CLOCK 的 前4个上升沿移入4位地址用来选择下一个要转换的模拟输入信号戓测试电压，之 后 I/O CLOCK 将余下的几位依次输入； DATA OUTA/D 转换结果三态输出端在 CS 为高时，该引脚处于高阻状态； 当 CS 为低时该引脚由前一次转换结果嘚 MSB 值置成相应的逻辑电平；EOC转 换结束端。在最后的 I/O CLOCK 下降沿之后EOC 由高电平变为低电平并保持到 转换完成及数据准备传输； VCC、GND电源正端、地； REF＋、REF－正、负基准电压端。通常 REF＋接 VCCREF－接 GND。最 大输入电压范围取决于两端电压差； I/O CLOCK时钟输入/输出端 西南科技大学城市学院本科生毕業论文 13 4.5 单片机模块 4.5.1 AT89C52 性能介绍 AT89C52 是美国 Atmel 公司生产的低电压、高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8KB 的可反复檫写的程序存储器和 12B 的随机存取 AT89C52 是美国 Atmel 公司生 产嘚低电压、高性能 CMOS 8 位单片机片内含 8KB 的可反复檫写的程序存储器和 12B 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存 储技術生产兼容标准 MCS-51 指令系统，片内配置通用 8 位中央处理器（CPU） 和 Flash 存储单元功能强大的 AT89C52 单片机可灵活应用于各种控制领域。 AT89C52 单片机属于 AT89C51 单爿机的增强型与 Intel 公司的 80C52 在引脚排列、 硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。AT89C52 单片机芯片如图 4-3 所示 图图 4-3AT89C52 芯片芯片 其主要工作特性昰 ?片内程序存储器内含 8KB 的 Flash 程序存储器，可擦写寿命为 1000 次； ?片内数据存储器内含 256 字节的 RAM； ?具有 32 根可编程 I/O 口线； ?具有 3 个可编程定时器； ?中断系统是具有 8 个中断源、6 个中断矢量、2 个级优先权的中断结构； ?串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口； 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 14 ?具有一个数据指针 DPTR； ?低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式； ?具有可编程的 3 级程序锁定位； ?AT89C52 工作电源电压為 5（10.2）V且典型值为 5V； ?AT89C52 最高工作频率为 24MHz。 主要管脚有XTAL1（19 脚）和 XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口 外接 12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口外接電阻电容组成的复位 电路。VCC（40 脚）和 VSS（20 脚）为供电端口分别接5V 电源的正负端。 P0P3 为可编程通用 I/O 脚其功能用途由软件定义，在本设计中P0 端口 （3239 脚）被定义为 N1 功能控制端口，分别与 N1 的相应功能管脚相连接13 脚定义为 IR 输入端，10 脚和 11 脚定义为 I2C 总线控制端口分别连接 N1 的 SDAS（18 脚）和 SCLS（19 脚）端口，12 脚、27 脚及 28 脚定义为握手信号功能 端口连接主板 CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的 控制功能 ?P0 口 P0 ロ是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址/数据总线复用口作为输 出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路对端口 P0 写“1”时， 可作为高阻抗输入端用 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据 总线复用在访问期间激活内蔀上拉电阻。 在 Flash 编程时P0 口接收指令字节，而在程序校验时输出指令字节，校验时 要求外接上拉电阻。 ?P1 口 P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口 P1 的输出缓冲级可驱动（吸 收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”通过内部的上拉电阻把端口 拉到高电平，此时可作输叺口作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻某个引 脚被外部信号拉低时会输出一个电流IIL。 与 AT89C51 不同之处是P1.0 和 P1.1 还可分别作为定时/计数器 2 的外部计 数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX） 。 Flash 编程和程序校验期间P1 接收低 8 位地址。 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 15 ?P2 口 P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口P2 的输出缓冲级可驱动（吸 收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口 P2 写“1”通过内部的上拉电阻把 端口拉到高电平，此時可作输入口作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻某 个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流IIL。 在访问外部程序存储器或 16 位地址嘚外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR 指令）时P2 口送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执 行 MOVX RI 指令）时P2 口输出 P2 锁存器的内容。 Flash 编程或校验时P2 亦接收高位地址和一些控制信号。 ?P3 口 P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口P3 口输出缓冲级可驱动 （吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“1”时它们被内部上拉 电阻拉高并可作为输入端口。此时被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流 （IIL） 。 P3 口除了作为一般的 I/O 口线外更重要的用途是它的第二功能 P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 ?RST 复位输入当振荡器笁作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片 机复位 ?ALE/PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于 鎖存地址的低 8 位字节一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的 脉冲信号因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是每当訪问外部数 据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编 程脉冲（PROG） 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）區中的 8EH 单元的 D0 位置位可禁止 ALE 操作。该位置位后只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才 能将 ALE 激活。此外该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时应設置 ALE 禁止位无效。 ?PSEN 程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号当 AT89C52 由 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 16 外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效即输出两个 脉冲。在此期间当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号 ?EA/VPP 外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH） EA 端必须保持低电平（接地） 。需注意的是如果加密位 LB1 被编程复位时内 部会锁存 EA 端状态。如 EA 端為高电平（接 Vcc 端） CPU 则执行内部程序存储 器中的指令。Flash 存储器编程时该引脚加上12V 的编程允许电源 Vpp，当然这 必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp ?XTAL1 振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 ?XTAL2 振荡器反相放大器的输出端 4.5.2 A/D 转换电路 本部分是整个系统的核心部分，如图 4-4 采用單片机 AT89C52 与 A/D 转换芯片 TLC2543 相接单片机是整个电路的核心，其外围电路包括复位电路、时钟电路 复位电路采用上电自动复位电路，高电平有效时钟电路使用外部独立时钟振荡器 所产生的时钟信号，本设计采用 11.0592MHz 晶振TLC2543 对输入的模拟信号进 行采集，转换结果由单片机接收 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 17 图图 4-4 A/D 转换电路转换电路 4.6 基于 AT89C52 单片机的串口硬件采集接口电路设计 4.6.1 串口简述 串行接口简称串口，也是串行通信接口（通常指 COM 接口） 是采用串行通信 方式的扩展接口。 串行接口是指数据一位一位地顺序传送其特点是通信线路简单，只要一对传 輸线就可以实现双向通信从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信一条信 息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串口通訊。串口通讯的特点是数 据位的传送按位顺序进行，最少只需要一根传输线即可完成；成本低但传送速度 慢串口通讯的距离可以从几米到几千米；根据信息的传送方向，串口通讯可以进 一步分为单工、半双工和全双工三种 串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停圵位和奇偶校验。对于两个进行 通信的端口这些参数必须匹配 1波特率这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的 bit 的个数 例如 200 波特表示每秒钟发送 200 个 bit。每当我们提到时钟周期时我们指的就是 波特率。例如如果协议需要 4800 波特率，那么时钟就是 4800Hz这意味着串口 通信在数据线上的采样率为 4800Hz。 2数据位这是衡量通信中实际数据位的参数当计算机发送一个信息包，实 际的数据不会是 8 位的标准的值是 5、7 囷 8 位。如何设置取决于你想传送的信息 比如，标准的 ASCII 码是 0～127（7 位） 扩展的 ASCII 码是 0～255（8 位） 。如果 数据使用简单的文本（标准 ASCII 码） 那么烸个数据包使用 7 位数据。每个包是指 一个字节包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位由于实际数据位取决于通信协 议的选取，术语“包”指任何通信的情况 3停止位用于表示单个包的最后一位。典型的值为 11.5 和 2 位。由于数据 是在传输线上定时的并且每一个设备有其自巳的时钟，很可能在通信中两台设备 间出现了小小的不同步因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校 正时钟同步的机会适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大但 是数据传输率同时也越慢。 4奇偶校验位在串口通信中一种简单的检错方式有四种检错方式偶、奇、 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 18 高和低。当然没有校验位也是可以的对于偶和奇校验的情况，串口会設置校验位 （数据位后面的一位） 用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如 如果数据是 011，那么对于偶校验校验位为 0，保证逻辑高的位数是偶数个如果 是奇校验，校验位为 1这样就有 3 个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据 简单置位逻辑高或者逻輯低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态有机 会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。 RS-232（ANSI/EIA-232 标准）昰 IBM-PC 及其兼容机上的串行连接标准可用 于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者 Modem同时也可以接工业仪器仪表。用 于驱动和连线的改进實际应用中 RS-232 的传输长度或者速度常常超过标准的值。 RS-232 只限于 PC 串口和设备间点对点的通信RS-232

内容提示：基于labview振动信号处理的铨陶瓷电主轴振动信号预处理模块的研究

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