基于单片机的震动信号检测系统设计

信号检测综合训练

说明书

题目：振动信号检测系统设计

学院：电气工程与信息工程学院

班级：电子信息科学与技术（2）班

姓名：江峰

学号：11260204

指导老师：缑新科

2014年12月04日

摘要

振动从形式上看，有的是来回摆动，有的是往复直线运动，有的是旋转运动等，种类很多，形式不一，但它们都有一个共同的特点，即物体在运动过程中总是在它自己的平衡位置附近，一次又一次地重复地运动着。因此，我们把物体在其平衡位置附近所做的往复性的运动称为振动。研究振动的目的是为了了解各种机械振动的现象的机理，破译机械振动所包含的大量信息，进而对设备的状态进行监测，分析设备的潜在可能故障。本课题主要选用位移传感器结合微分电路测得最大位移，最大速度，最大加速度，并且利用LCD显示振动信号。本论文首先介绍了振动检测的原理；其次介绍了整体系统的设计和各模块方案的比较，选择；接着介绍了各部分电路的设计及原理；再者介绍了软件设计流程并附上了程序代码；最后论述了系统的调试过程。

关键词：单片机；振动；加速度；检测

目录

摘要 (2)

1 前言 (4)

2 振动检测原理 (5)

2.1 振动分类 (5)

2.2 振动检测原理 (5)

2.3 振动传感器的分类 (5)

3 系统设计 (8)

3.1 整体系统设计 (8)

3.2 方案设计 (8)

3.2.1 数据采集模块 (8)

3.2.2 液晶显示模块 (5)

4 硬件设计 (9)

4.1 单片机最小系统 (9)

4.2 传感器电路 (13)

4.3 显示电路 (14)

5 软件设计 (12)

5.1 系统工作流程 (12)

5.2 程序设计 (15)

6 系统调试 (24)

6.1 系统实物图 (27)

6.2 整体系统测试 (27)

6.3 测试结果分析 (28)

6.4 结论 (28)

7 总结 (25)

7.1 总结 (25)

附录1 (27)

1 前言

传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一,从宇宙开发到海底探秘,从生产的过程控制到现代文明生活,几乎每一项技术都离不开传感器,因此,许多国家对传感器技术的发展十分重视,如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器) 之一。

角度传感器和加速度传感器在当代工业控制、仪表测量、航空航海等领域中有着十分广泛的应用。传统的角度传感器如：增量编码器、同步机等存在接触面、触点易磨损，必须定期进行更换，在实际应用中降低了设备的可靠性，增加了维修成本。本设计研究设计的加速度传感器和角度传感器能够实时测量物体振动加速度和角度，具有广泛的应用前景。

随着基于单片机的检测技术的不断发展，近些年来我国对角度测量技术进行理论上的研究，在生产实践中投入了具体的应用。但我国在此方面的实际应用技术与国外比还有较大差距。国内生产的该种仪器性能方面有待提高，国外进口的又价格昂贵，使得该仪器难以推广和销售，高性能角度测量设备的缺失导致了大量经济损失。因此可以说角度测量技术的研究与开发有着广阔的前景，并且能够带来可观的经济效益和社会效益

几乎所有的物理现象都可看作是信号，但这里我们特指动态振动信号。

振动信号采集与一般性模拟信号采集虽有共同之处，但存在的差异更多，因此，在采集振动信号时应注意以下几点：

1. 振动信号采集模式取决于机组当时的工作状态，如稳态、瞬态等；

2. 变转速运行设备的振动信号采集在有条件时应采取同步整周期采集；

3. 所有工作状态下振动信号采集均应符合采样定理。

对信号预处理具有特定要求是振动信号本身的特性所致。信号预处理的功能在一定程度上说是影响后续信号分析的重要因素。预处理方法的选择也要注意以下条件：

1. 在涉及相位计算或显示时尽量不采用抗混滤波；

2. 在计算频谱时采用低通抗混滤波；

3. 在处理瞬态过程中1X矢量、2X矢量的快速处理时采用矢量滤波。

2 振动检测原理

2.1 振动分类

在日常的生活和生产活动中，我们经常可以看到物体的振动现象，例如：运动场上秋千的摆动，汽车启动时发动机引起的车体颤动，机床的振动等。这些振动从形式上看，有的是来回摆动，有的是往复直线运动，有的是旋转运动等，种类很多，形式不一，但它们都有一个共同的特点，即物体在运动过程中总是在它自己的平衡位置附近，一次又一次地重复地运动着。因此，我们把物体在其平衡位置附近所做的往复性的运动称为振动。研究振动的目的是为了了解各种机械振动现象的机理，破译机械振动所包含的大量信息，进而对设备的状态进行监测，分析设备的潜在可能故障。

2.2 振动检测原理

振动传感器有振动位移、振动速度和振动加速度传感器。简单地说，振动位移传感器（常用电涡流传感器）根据振动位移变化与输出电压的变化关系，振动速度传感器根据相对运动切割磁力线产生电压的变化，振动加速度传感器根据形变与电荷的关系。速度传感器通过硬件或软件积分可以得到位移，加速度传感器通过一次积分可以得到振动速度，二次积分可以得到振动位移。因为需要测量加速度，所以必须有振动加速度传感器。

振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它的作用并不是直接将原始要测的机械量转变为电量，而是将原始要测的机械量做为振动传感器的输入量，然后由机械接收部分加以接收，形成另一个适合于变换的机械量，最后由机电变换部分再将变换为电量。因此一个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。

2.3 振动传感器的分类

1、相对式电动传感器

电动式传感器基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感生出电动势，因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式传感器。

相对式电动传感器从机械接收原理来说，是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以

它实际上是一个速度传感器。

2、电涡流式传感器

电涡流传感器是一种相对式非接触式传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。电涡流传感器具有频率范围宽（0～10 kHZ），线性工作范围大、灵敏度高以及非接触式测量等优点，主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量。

3、电感式传感器

依据传感器的相对式机械接收原理，电感式传感器能把被测的机械振动参数的变化转换成为电参量信号的变化。因此，电感传感器有二种形式，一是可变间隙，二是可变导磁面积。

4、电容式传感器

电容式传感器一般分为两种类型。即可变间隙式和可变公共面积式。可变间隙式可以测量直线振动的位移。可变面积式可以测量扭转振动的角位移。

5、惯性式电动传感器

惯性式电动传感器由固定部分、可动部分以及支承弹簧部分所组成。为了使传感器工作在位移传感器状态，其可动部分的质量应该足够的大，而支承弹簧的刚度应该足够的小，也就是让传感器具有足够低的固有频率。根据电磁感应定律，感应电动势为：u=Blx&r 。式中B为磁通密度，l为线圈在磁场内的有效长度， r x&为线圈在磁场中的相对速度。

从传感器的结构上来说，惯性式电动传感器是一个位移传感器。然而由于其输出的电信号是由电磁感应产生，根据电磁感应电律，当线圈在磁场中作相对运动时，所感生的电动势与线圈切割磁力线的速度成正比。因此就传感器的输出信号来说，感应电动势是同被测振动速度成正比的，所以它实际上是一个速度传感器。

6、压电式传感器

压电式加速度传感器的机械接收部分是惯性式加速度机械接收原理，机电部分利用的是压电晶体的正压电效应。其原理是某些晶体在一定方向的外力作用下或承受变形时，它的晶体面或极化面上将有电荷产生，这种从机械能（力，变形）到电能（电荷，电场）的变换称为正压电效应。而从电能（电场，电压）到机械能（变形，力）的变换称为逆压电效应。

因此利用晶体的压电效应，可以制成测力传感器，在振动测量中，由于压电

晶体所受的力是惯性质量块的牵连惯性力，所产生的电荷数与加速度大小成正比，所以压电式传感器是加速度传感器。

7、压电式力传感器

在振动试验中，除了测量振动，还经常需要测量对试件施加的动态激振力。压电式力传感器具有频率范围宽、动态范围大、体积小和重量轻等优点，因而获得广泛应用。压电式力传感器的工作原理是利用压电晶体的压电效应，即压电式力传感器的输出电荷信号与外力成正比。

8、阻抗头

阻抗头是一种综合性传感器。它集压电式力传感器和压电式加速度传感器于一体，其作用是在力传递点测量激振力的同时测量该点的运动响应。因此阻抗头由两部分组成，一部分是力传感器，另一部分是加速度传感器，它的优点是，保证测量点的响应就是激振点的响应。使用时将小头（测力端）连向结构，大头（测量加速度）与激振器的施力杆相连。从“力信号输出端”测量激振力的信号，从“加速度信号输出端”测量加速度的响应信号。

9、电阻应变式传感器

电阻式应变式传感器是将被测的机械振动量转换成传感元件电阻的变化量。实现这种机电转换的传感元件有多种形式，其中最常见的是电阻应变式传感器。

电阻应变片的工作原理为：应变片粘贴在某试件上时，试件受力变形，应变片原长变化，从而应变片阻值变化，实验证明，在试件的弹性变化范围内，应变片电阻的相对变化和其长度的相对变化成正比。

10、激光传感器

激光传感器利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等，极适合于工业和实验室的非接触测量应用。

3 系统设计

3.1 整体系统设计

本系统由发射电路和接收电路组成。其中发射电路由数据采集模块，单片机最小系统，状态指示及报警模块，无线发射模块，液晶显示模块五部分组成。接收电路由无线接收模块，单片机最小系统和液晶显示模块三部分组成。发射电路系统框图如图1所示，其原理图见附录一。接收电路系统框图如图2所示，其原理图见附录二。

图1 发射电路框图

图2 接收电路框图

3.2 方案设计

3.2.1 数据采集模块

方案（一）：由UZZ9000和KMZ41构成的角度检测电路：

UZZ9000为线性电压输出式角度传感器调理器电路，输出电压与被测角度信号成正比；测量角度的范围是0~180°，且在0~100°范围内；测量误差小于±0.45°分辨力达0.1°；测量范围和输出零点均可调节；电源电压范围为

+4.5~+5.5V；电源电流为10mA；工作温度范围是-40~+150℃。

由UZZ9000和KMZ41构成的电压输出式角度检测电路如图3所示。改变R2和R3的比值，可以调节传感器1的偏移量；改变R4和R5的阻值，可以调节传感器2的偏移量；改变R6和R7的比值，可以调节零点偏移；改变R8和R9的比值；可以调节测量角度范围。电阻R2~R9可以采用电位器代替。电路输出电压送至数字电压表或者微控制器系统，即可显示出被测角度值。该电路可广泛用于发动机凸轮/曲轴速度及位置检测、节流阀控制、转向操作控制、汽车中的ABS系统等领域。

图3 电压输出式角度检测电路

方案（二）：采用MMA7455L的IIC模式

MMA7455L是一款低重力、串行数据输出（包括IIC和SPI模式）、低功耗、紧凑型电容式微机械加速度传感器，具有信号调理、低通滤波器、温度补偿、自测、可配置通过中断引脚（INT1或INT2）检测0g、以及脉冲检测（用于快速运动检测）等功能。0g偏置和灵敏度是出厂配置，无需外部器件。我们可以运用指定的0g寄存器和g-Select量程选择对0g偏置进行校准，量程可通过命令选择3个加速度范围（2g/4g/8g，1g=9.807m/s2）。可以实现基于运动的功能，如倾斜滚动、游戏控制、按键静音和手持终端的自由落体硬盘驱动保护、门限检测和点击检测功能等。提供IIC和SPI接口，方便与MCU通讯，因此非常适用于手机或个人设备中的运动运用。MMA7455L还具备待机模式，使它成为电池供电的手持式电子器件的理想选择。

MMA7455L同时具有如下特性：封装小，LGA-（3mm*5mm*1mm）封装，具备Z 轴自检功能；2.4-3.6V低压操作；可用指定寄存器进行偏移；可编程的阀值中断输出；用于动作识别（撞击、振动、自由落体）的电平检测功能；用于单击和双击识别的脉冲检测功能；在8bit模式下，测量的加速度范围为2g，4g，8g 时，其分辨率分别达到64LSB/g，32LSB/g，16LSB/g。可耐高强度冲击达5000g，低功耗特性，使其可用于手持电子设备等。

它是由一个表面微机械电容传感元件（g-cell）和一个信号调理ASIC容纳在单一封装中。g-cell是由半导体材料（多晶硅）使用半导体加工（掩膜和蚀刻）工艺成型的机械结构，它可以建模成连接到一个可移动中心质量块的极板和两块固定极板的组合，质量块得极板可以在两块固定的极板间移动。当系统给定一个加速度值时，中心质量块所附属的可移动极板则偏离它的静止位置。这样可移动极板到一边固定板的距离就会增加，到另一边的固定板见间的距离就会减少，距离的班花就是对加速度值得测量。g-cell极板组成了两个背靠背的电容，当在加速度的作用下中从而引起每个电容值的改变(如图4所示)。同时ASIC利用开关电容技术测量g-cell的电容并且从两个电容的差别中提取加速度数据。ASIC再进行型号调理、型号滤波最后提供一个提供一个与加速度成比例的数字输出。

MMA7455L的内部结构图如图5所示，X，Y，Z三轴互相垂直三轴上的加速度值分别由X轴变换器、Y轴变换器、Z轴变换器感知，再经过容压转化器、放大增益、AD转换和各种补偿修正后以数字方式通过SPI或IIC串行接口输出。

图4 简明g-cell物理模型

图5 MMA7455L内部结构图

综上可知，采用MMA7455L的IIC模式电路相对简单，且预计能获得比较好的效果，因此选用方案（二）。

3.2.2液晶显示模块

方案（一）：采用12864液晶显示

JD12864C图形点阵型液晶显示模块。它主要由行驱动器与列驱动器组成，可显示128（列）× 64（行）点阵。可完成图形显示，也可显示8×4个（16×16点阵）中文汉字。七条控制指令，与CPU接口采用8位数据总线并口输入输出方式。内置RAM为512字节(4096位)，共20位引脚。

方案（二）：采用1602液晶显示

液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点。1602液晶外设16个引脚，显示板上排列着若干个5*7点阵的字符显示位，内部具有字符发生器ROM（CGROM），可显示192个5*7点阵字符；模块内有64字节的自定义字符RAM（CGRAM），可自行定义8个5*7点阵字符；模块内亦含有80字节的数据显示存储器（DDRAM）。根据它的引脚功能及相应的命令格式编写显示程序。

方案选择：由于12864体积比较大，且价格较1602贵，共20个引脚，占用单片机的端口较1602多，考虑到制作的方便及实惠，此系统采用方案（二）。

4 硬件设计

4.1 单片机最小系统

单片机的最小系统电路图如图6所示，在此介绍复位电路和时钟电路。

图6 单片机最小系统

复位电路：单片机STC89C52最小系统的复位电路由电阻R2，电容C3和复位开关S2组成，其复位端为第9脚。单片机一上电，由电容电压变化的连续性，端立即变为高点平，实现单片机的上电立即复位功能。单片机上电后，按下复位上电开关S2后，第9脚的电压由原来的低电平变为高电平，使单片机实现复位操作。也就是当该端子上保持两个机器周期的高水平时，可对STC89C52单片机实现复位操作。

时钟电路：时钟电路采用内部时钟方式，由电容C1、C4和11.0592MHz的晶振Y1组成，接在单片机的第18和19脚(即XTAL1和XTAL2端)。STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，它的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器。

电路中的电容C1、 C4可在5～30 pF之间选择，该电容的大小通常会影响振荡器频率的高低，振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体振荡的频率范围通常是在1.2-12MHZ，晶体的频率越高，单片机的运行速度也就越快。但反过来，运行速度越快对存储器的速度要求就越高，对印制电路板的要求也就越高，即要求线间的寄生电容要小。晶体和电容应尽可能安装的与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定、可靠的工作。为了提高温度的稳定性，应采用温度稳定性能好的电容。

4.2 传感器电路

加速度传感器电路：MMA7455L的芯片引脚功能说明如表1所示。MMA7455L 的IIC模式(如图7所示)通信协议是根据菲利普半导体公司的标准，在这个模块的接口中，只有串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）是需要的。8位串行双向数据传输在标准模式下可以达到100kbit/s，在最快的模式下可以达到400kbit/s。SDA和SCL都是双向数据线，必须通过上拉电阻连接到正电源。电阻选择2.2千欧到4.7千欧比较适宜，在此，我选择4.7千欧。

表1 MMA7455L引脚功能说明

图7 MMA7455L的IIC模式

IIC模式连接的好处是很多芯片可以连接到这条总线上，但是也受总线容量的限制。简单的2线串行IIC模式将连线最小化，因此模块有较少的引脚需要连线，体积小，价格便宜。

4.3 显示电路

根据1602的引脚排布及其控制规律按如图8所指示连接电路，10K可调电阻用于调节1602的分辨率。

图8 1602液晶显示

5 软件设计

5.1 系统工作流程

发送电路程序流程图如图9所示，接收电路程序流程图如图10所示。

发送程序流程图

接收电路程序流程图

5.2 程序设计

//***************************************

// GY-45 MMA8452 IIC测试程序

// 使用单片机STC89C51

// 晶振：11.0592M

// 显示：电脑串口波特率9600

// 编译环境Keil uVision4

//****************************************

#include

#include //Keil library

#include //Keil library

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit SCL=P2^7; //IIC时钟引脚定义

sbit SDA=P2^6; //IIC数据引脚定义

#define SlaveAddress 0x38 //定义器件在IIC总线中的从地址,根据SA0地址引脚不同修改

typedef unsigned char BYTE;

typedef unsigned short WORD;

BYTE BUF[8]; //接收数据缓存区

uchar ge,shi,bai,qian,wan; //显示变量

int dis_data; //变量

int x,y,z;

void delay(unsigned int k);

void Init_MMA8452(void); //初始化MMA8452

void conversion(uint temp_data);

void Single_Write_MMA8452(uchar REG_Address,uchar REG_data); //单个写入数据uchar Single_Read_MMA8452(uchar REG_Address); //单个读取内部寄存器数据

void Multiple_Read_MMA8452(); //连续的读取内部寄存器数据

//------------------------------------

void Delay5us();

void Delay5ms();

void MMA8452_Start();

void MMA8452_Stop();

void MMA8452_SendACK(bit ack);

bit MMA8452_RecvACK();

void MMA8452_SendByte(BYTE dat);

BYTE MMA8452_RecvByte();

void MMA8452_ReadPage();

void MMA8452_WritePage();

uchar RX_DATA;

//-----------------------------------

void serial_serve(void) interrupt 4

{

RI=0;

RX_DATA=SBUF;

}

//*********************************************

//串口初始化

//9600 bps @ 11.059 MHz

void init_uart()

{

TMOD=0x21;

TH1=0xfd;

TL1=0xfd;

SCON=0x50;

PS=1; //串口中断设为高优先级别

TR0=1; //启动定时器

TR1=1;

ET0=1; //打开定时器0中断

ES=1;

EA=1;

}

//*********串口数据发送******************

void SeriPushSend(uchar send_data)

{

SBUF=send_data;

while(!TI);TI=0;

}

//********************************************************* void conversion(uint temp_data)

{

wan=temp_data/10000+0x30 ;

temp_data=temp_data%10000; //取余运算

qian=temp_data/1000+0x30 ;

temp_data=temp_data%1000; //取余运算

bai=temp_data/100+0x30 ;

temp_data=temp_data%100; //取余运算

shi=temp_data/10+0x30 ;

temp_data=temp_data%10; //取余运算

ge=temp_data+0x30;

}

/*******************************/

void delay(unsigned int k)

{

unsigned int i,j;

for(i=0;i

{

for(j=0;j<121;j++)

{;}}

}

/**************************************

延时5微秒(STC90C52RC@12M)

不同的工作环境,需要调整此函数，注意时钟过快时需要修改当改用1T的MCU时,请调整此延时函数

**************************************/

void Delay5us()

{

_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

}

/**************************************

延时5毫秒(STC90C52RC@12M)

不同的工作环境,需要调整此函数

当改用1T的MCU时,请调整此延时函数

**************************************/

void Delay5ms()

{

WORD n = 560;

while (n--);

}

/**************************************

起始信号

振动信号检测系统的设计1

信号检测综合训练 说明书 题目：振动信号检测系统设计 学院：电气工程与信息工程学院 班级：电子（2）班 姓名: 钱鹏鹏 学号：11260224 指导老师：缑新科 2014.12.07

摘要 机械在运动时，由于旋转体的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。机械振动在大多情况下是有害的，振动往往会降低机器性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。机械振动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。另一方面，振动也被利用来完成有用工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。这时必须正确选择振动参数，充分发挥振动机械的性能。在现代企业管理制度中，除了对各种机械设备提出低振动和低噪声要求外，还需随时对机器的运行状况进行监测、分析、诊断，对工作环境进行控制。为了提高机械结构的抗振性能，有必要进行机械机构振动分析和振动设计，这些都离不开振动测试。 本文在此基础上设计了一种专用的振动信号检测系统，具有功耗低、体积小、精度高等优点。 信号检测的内容要求： 通过MCS-51系列单片机设计振动信号检测系统。要求如下： 1 振动信号的特点，选择合适的传感器，并设计相应的检测电路； 2 将设计完成的检测电路，通过软件防真验证； 3 主要设计指标：可测最大加速度：-5m/s~+5m/s;可测最大速度：-0.16m/s~+0.16m/s；可测最大位移：-5mm~+5mm；通频带：0.05Hz~35Hz；转换精度：8bit；采样频率：128Hz 4 利用LCD显示振动信号，有必要的键盘控制。

总体设计方案介绍： 本系统由发射电路和接收电路组成。发射电路主要由加速度传感器构成。接收电路由单片机最小系统和外部串口以及显示部分模块三部分组成。。 硬件电路设计： （1）使用MMA8452加速度传感器和STC89C52单片机来实现。 一.设计目的:了解加速度传感器的工作机理，以及单片机的各种性能； 二.设计器材:电源、proteus7.7软件、89C52，MMA8452加速度传感器，导线若干。 三．设计方案介：该系统目的是便于对一些物理量进行监视、控制。本设计以加速度传感器显示出加速度信号即振动信号，再通过单片机将信号从串口接入电脑显示出来，即完成振动信号的检测功能。 （2）振动传感器的分类 1、相对式电动传感器 电动式传感器基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感生出电动势，因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式传感器。 相对式电动传感器从机械接收原理来说，是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以它实际上是一个速度传感器。 2、电涡流式传感器 电涡流传感器是一种相对式非接触式传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。电涡流传感器具有频率范围宽（0～10 kHZ），线性工作范围大、灵敏度高以及非接触式测量等优点，主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量。 3、电感式传感器 依据传感器的相对式机械接收原理，电感式传感器能把被测的机械振动参数的变化转换成为电参量信号的变化。因此，电感传感器有二种形式，一是可变间隙，二是可变导磁面积。 4、电容式传感器 电容式传感器一般分为两种类型。即可变间隙式和可变公共面积式。可变间隙式可以测量直线振动的位移。可变面积式可以测量扭转振动的角位移。 5、惯性式电动传感器 惯性式电动传感器由固定部分、可动部分以及支承弹簧部分所组成。为了使传感器工作在位移传感器状态，其可动部分的质量应该足够的大，而支承弹簧的刚度应该足够的小，也就是让传感器具有足够低的固有频率。根据电磁感应定律，感应电动势为：u=Blx&r 。式中B为磁通密度，l为线圈在磁场内的有效长度，r x&为线圈在磁场中的相对速度。 从传感器的结构上来说，惯性式电动传感器是一个位移传感器。然而由于其输出的电信号是由电磁感应产生，根据电磁感应电律，当线圈在磁场中作相对运动

故障自动检测系统设计方案.

10KV 母线回路故障检测控制器软硬件设计方案 徐源 南阳理工学院电子与电气工程系 一、系统功能架构设计 根据附件一的要求,设计故障检测与控制系统架构如下: 高压支线电压送入电压互感器后获得合适的 AC 电压, 经感应电压调整器调整成两路电压,一路作为电压采集信号,一路为驱动电路和执行电路供电,为保证系统整体的稳定性和可靠性,在电压调整器上增加一个抑制峰值电压和反向电涌的抗干扰模块,采集到的电平信号经 A/D数模转换以后,送入 CPU 进行处理,当检测到电平信号的异常后,触发 CPU 的中断系统,在小于 0.1us 时间里对事件反应,先由 CPU 软件进行去抖动处理,滤除干扰信号, 然后判断出故障类型, 由 CPU 发出指令, 由调节执行电路完成高压线回路继电器的通断闭合,从而排除或正确判断故障类型。

系统信息适时通过 LED 屏幕或者 LCD 屏幕进行指示,并且延时参数等信息都可以通过面板的控制键盘进行设置,必要时可以用红外遥控器进行设置。 为保障系统的稳定运行,防止 CPU 死机,采用“看门狗”来防止软件意外的发生;为获得系统的适时故障检测信息, 采用 RTC 时钟并对系统进行适时监控, 并把故障信息存储在 8K 的 EERPOM 中去,防止掉电信息丢失,并可以适时对系统历史信息进行查询;数据通信采用 485总线和综自计算机进行通信。 此系统的自动化程度相对来说很高,功能更强大,稳定性也比较高,可以实现时时故 障显示和判断,甚至是简单故障的排除,人员的劳动强度和安全性得到有效保障,因为系统在很短时间内就可以排除故障或显示故障类型,对电力设备的安全有更大的保障。 二、故障检测控制器走线图

WiFi信号及手机信号检测方法及标准

WiFi信号及手机信号检测方法及标准 一、技术参数说明： 1、信号功率绝对值dBm：仔细看的时候会发现这个值是负的，也就是说手机会显示比如-67（dBm），那就说明信号很强。科普一个小知识：中国移动的手机接收电平≥（城市取-90dBm；乡村取-94dBm）、（中国联通的手机接收电平≥-95dBm）时，则满足覆盖要求，也就是说此处无线信号强度满足覆盖要求。-67dBm 要比-90dBm信号要强20多个dB，那么它在打电话接通成功率和通话过程中的话音质量都会强很多（当然也包括EDGE/GPRS上网的速度那些），所以dBm值越大信号就越好，因为是个负值，而且在你手里的时候它永远是负值。如果感兴趣且附近有无线基站的天线的话，可以把你的手机尽量接近天线面板，那么值就越来越大，如果手机跟天线面板挨到一起，那么它可能十分接近于0。（0是达不到的，这里0的意思不代表手机没信号）。 2、移动设备信号发射功率概念：由于手机不断移动，手机和基站之间的距离不断变化，因此手机的发射功率不是固定不变的，基站根据距离远近的不同向手机发出功率级别信号，手机收到功率级别信号后会自动调整自身的功率，离基站远时发射功率大，离基站近时发射功率小。手机中的数据存储器存放有功率级别表，当手机收到基站发出的功率级别要求时，在CPU的控制下，从功率表中调出相应的功率级别数据，经数/模转换后变成标准的功率电平值，而手机的实 际发射功率经取样后也转换成一个相应的电平值，两个电平比较产生出功率误差控制电压，去调节发射机激励放大电路、预放、功放电路的放大量，从而使手机的发射功率调整到要求的功率级别上。也就是说，手机信号强度不是越强越好，也不是起弱越好，它是在一定标准范围内的。 3、Kbps、KBps：又称比特率，指的是数字信号的传输速率，也就是每秒钟传送多少个千位的信息（K表示千位，Kb表示的是多少千个位）；Kbps也可以表示网络的传输速度，为了在直观上显得网络的传输速度较快，一般公司都使用kb（千位）来表示，如果是KBps，则表示每秒传送多少千字节。1KByte/s＝8Kbps(一般简写为1KBps=8Kbps)。ADSL上网时的网速是512Kbps,如果转换成字节，就是512/8＝64KBps(即64千字节每秒）。 二、店家检测各类信号强度的方法： 1、移动设备类型：检测设备可以是：iOS系统移动设备、Android系统移动设备和笔记本电脑。 2、检测软件：

基于单片机的过零检测控制系统的设计

基于单片机的过零检测控制系统的设计 如下图所示为按上述思想设计的电压正向过零检测电路。220V的交流电首先经过电阻分压,然后进行光电耦合,假设输入的是A相电压,则在A相电压由负半周向正半周转换时,图中三极管导通并工作在饱和状态,会产生一个下降沿脉冲送入ADμC812的INT0引脚使系统进入中断程序。微机系统进入中断程序后,发出采样命令并从采样保持器读取无功电流值Iqm,这个无功电流即为A相的无功电流,经过1/4个周期电压达到最大值,此时对电压进行采样,得到UM,由UM=1.414U可以得到电压有效值U。 过零检测及单片机调压 首先用PWM(脉宽调制）方法用于可控硅控制是有条件的，即调制频率不能大于市电频率（50Hz），也就是周期

不能小于20mS，否则就不能达到调制作用，调制频率超过市电频率时，可控硅即处于连续导通状态而不能达到调压目的。只有调制频率低于市电频率才能起到调压目的，即限制市电的周波通过可控硅的数量而起到调压的目的。因此用该种方法调制的电压周波数一定是小于50HZ，超过了人眼视觉暂留效应，此就是用于调光产生闪烁的原因。该调压方法用在调功或对脉动电压不敏感的用途上尚可。如果采用可控硅调压用在调光上，须采用移相的调制方法，可使光连续可调。采用移相方法就需过零检测作为移相基点。过零检测其实并不难，如果要求调压比不是很高采用简单的方法即可奏效；用一只三极管即可。用单片机进行移相调压控制可以做得很精。/********************************************************************************/ ＃i nclude __CONFIG (CPD&PROTECT&BOREN&MCLRDIS&PWRTEN&WDTEN&INTIO); /********************************************************************************/ // void init (void); /********************************************************************************/ // bit fg_pw,fg_vs,fg_zq; volatile unsigned char fg_count; volatile unsigned int time1_temp,buff; /********************************************************************************/ #define powon GPIO|=0B00110000 #define powoff GPIO&=0B00001111 #define vpp GPIO2 #define feedback GPIO0 /********************************************************************************/ void init (void) { CLRWDT(); TRISIO=0B11001111; WPU=1; IOCB=4; //使能过零信号中断 VRCON=0;

智能环境监测系统的设计说明

智能环境监测系统的设计 Design on the intelligent system of monitoring environment

摘要 系统主要由数据采集端和移动监控终端两部分组成。采用16位单片机SPCE061A为处理核心，在数据采集端，利用两片CD4067BE分别挂接16只DHT11温湿度传感器和16只光照强度传感器；采用10位ADC实现对环境声音的实时录制，加入OV7670摄像头进行实时拍照监控，最后把所采集到的数据帧通过NRF905无线传输模块传送到移动监控终端。在移动监控终端，通过NRF905接收数据，将处理后的环境参数数据进行显示，接收到的语音压缩编码通过10位DAC进行解码播放，通过按键切换进入全屏环境参数显示模式或全屏监控照片显示模式，并将接受到的环境参数、声音、照片存储到SD卡中。本文以SPCE061A超低功耗单片机为核心，设计了通用智能终端和智能温湿度传感器，重点介绍了该终端和传感器的任务、硬件、软件以及控制算法的设计与实现。硬件方面，介绍了系统各个部分的设计思想、原理电路以及，并给出了系统总硬件原理图；另外，为了实现系统的低成本和低功耗，在满足设计要求的前提下，尽可能选用了价格低廉和低功耗的元器件。软件方面，采用了时间触发的混合调度器模式设计，对系统各个任务进行了设计，并给出了系统软件低功耗设计方法。 关键词：SPCE061A；多节点；无线传输；HMI Abstract The system is designed for two parts of data acquisition terminal and mobile monitoring terminal. Its processing core is SPCE061A which is a 16 bits mcu. In the data acquisition terminal, 16 DHT11 of single bus temperature, humidity sensor and 16 light intensity sensor are hung on two CD4067BE. The environmental sound is recorded to coding and compression with 10 bits ADC which is built in the mcu at any time. Add OV7670 which is a camera module to monitor at anytime. ALL collected data is transmitted to the mobile monitoring terminal through NRF905 of wireless transmission module. In the mobile monitoring terminal, the data is received through NRF905.The environmental parameter data is displayed after dealing with and the compression coding of speech is decoded to play with 10 bits DAC.We can switch to full-screen environment parameter display mode or full-screen picture display mode with the keys. At last, the environmental parameter, sound and photos are stored to the SD card.Based on the SPCE061A ultra low power microcontroller as the core, a general intelligent terminal and intelligent temperature and

微弱信号检测装置(实验报告)剖析

2012年TI杯四川省大学生电子设计竞赛 微弱信号检测装置（A题） 【本科组】

微弱信号检测装置（A题） 【本科组】 摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。本设计的优点在于超低功耗 关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134 一系统方案设计、比较与论证 根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。 图1系统设计总流程图 图2微弱信号检测电路子流程图

1 加法器设计的选择 方案一：采用通用的同相/反相加法器。通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。 方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。 2 纯电阻分压网络的方案论证 方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。分析：电阻的标称值与实际值有一定的误差，因此考虑其他的方案。 方案二：由一个电位器和一个固定的电阻组成的分压网络，通过改变电位器的阻值就可以改变其衰减系数。这样就可以避免衰减系数达不到或者更换元器件的情况，因此采用此方案。 3 微弱信号检测电路的方案论证 方案一：将纯电阻分压网络输出的电压通过反相比例放大电路。放大后的信号通过中心频率为1kHz的带通滤波器滤除噪声。再经过小信号峰值电路，检测出正弦信号的峰值。将输出的电压信号送给单片机进行A/D转换。此方案的电路结构相对简单。但是，输入阻抗不能满足大于等于1MΩ的条件，并且被测信号的频率只能限定在1kHz，不能实现500Hz~2KHz 可变的被测信号的检测。故根据题目的要求不采用此方案。 方案二：检测电路可以由电压跟随器、同相比例放大器、带通滤波电路以及小信号峰值检测电路组成。电压跟随器可以提高输入阻抗，输入电阻可以达到1MΩ以上，满足设计所需；采用同相比例放大器是为了放大在分压网络所衰减的放大倍数；带通滤波器为了选择500Hz～2KHz的微弱信号；最后通过小信号峰值检测电路把正弦信号的幅度值检测出来。这种方案满足本设计的要求切实可行，故采用此方案。 4 峰值数据采集芯片的方案论证 方案一：选用宏晶公司的STC89C52单片机作为。优点在于价格便宜，但是对于本设计而言，必须外接AD才能实现，电路复杂。

微电信号检测系统

微电信号检测系统 摘要：文中基于高速DSP数字采集系统，提供一种通过仪用放大器芯片ad620及滤波处理电路实现对微弱电信号的前置处理及采集的实用性方法。经实验与检测，该设计可以有效的对微弱信号进行实时采集，且滤波、去噪、放大效果较好。 关键词：微弱信号；DSP；仪用放大器；陷波电路 引言： 微电信号检测技术是一门新兴的技术学科，是利用电子学、信息论和物理学的方法，分析噪声产生的原理和规律，研究被测信号的特点与相关性，检测被噪声背景淹没的微弱信号。能在噪声背景中检测信号的微弱信号检测仪器，为现代科学技术和工农业生产提供了强有力的测试手段。应用范围遍及几乎所有的科学领域，已成为现代科技必备的常用仪器。国外很多大学和公司都在从事不同领域的微信号检测的研究和相关芯片的研发工作。且随着仿生智能学的发展，是人们日益认识到若想更加深入的了解生物体内部结构，归根到底就是对人体各种微电信号的采集和处理及分析，所以研究微电信号的采集和处理具有很深远的意义。本文设计了一种微电信号采集和处理系统，通过电路的设计实现了对微弱电信号采集。 一．系统原理介绍 如图所示的是系统的整体设计框图，整个系统由三部分组成：前置仪用放大电路[1]、中间级处理电路、信号采集识别电路。由传感器传来的微弱信号经由前置仪用放大电路放大后经由中间级处理电路的滤波、增益调节及陷波后调制成复合信号采集识别电路可采集及识别的信号，将模拟信号转变为数字信号输入到DSP数字控制电路后序处理。 图1系统原理框图 二、主要功能模块实现电路 2.1前置仪用放大电路 前置放大电路主要考虑噪声、输入阻抗和共模抑制比等的影响。电路如图2所示，包括输入缓冲、高频滤波和仪用放大电路三部分。前置放大电路的最前级直接采用了电压跟随器的设计，此种设计在理论上输入阻抗无穷大，有效的将信号输入源与电路系统隔离，去除了信号源内阻高且不稳定的影响。仪用放大器因为其经典的三运放结构而具有较高的输入阻抗和共模抑制比，并且只需外接一个电阻即可设定增益，在生物信号处理领域被广泛地应用。本文选用的AD公司的AD620。 图 2 前置放大电路 2.2中间级处理电路 中间级处理电路分为带通选频网络[2]、二级放大电路、50Hz陷波器[3]和增益调节电路[4]等。带通选频网络由RC无源网络组成，简单可靠，通带的最大范围设定为0.05kHz～10kHz（在本文设计中是对以上频率做的通带范围，若信号源信号超出此范围改变滤波电路的具体器件参数可改变通带范围）。根据不同信号的差异，可以对信号的放大倍数进行调整，以适合后续数字控制电路对数据的采集的要求。在图3-图6分别给出以上四部分的电路设计原理图。 2.3信号采集电路

GSM 900 MHz手机信号强度检测系统设计

GSM 900 MHz手机信号强度检测系统设计 姚达雯;周国平;封维忠;王鑫鑫;黄峰 【期刊名称】《微型机与应用》 【年(卷),期】2014(000)001 【摘要】The design is used to detect the signal intensity of GSM 900 MHz adopted in cellular digital mobile communication network in China. With STC12C5A60S2 as the core MCU, it designs a detection system of signal intensity. It mainly includes the small signal amplifier module, adjustable attenuator, 0900BL18B200 radio transformer, AD8362 power voltage conversion circuit, LCD1602 display module and so on. With the help of ZY12RFSys32BB1 radio frequency training system to simulate GSM 900 MHz cellular signal, it determines the relevant parameters. Then, it carries out the actual tests with antenna collecting GSM 900 MHz cellular signal. Test resultes show that the system can work stably, and meet the requirements of design.%设计了用于检测我国蜂窝数字移动通信网 GSM 通信采用的900 MHz 频段的信号功率强度，以 STC12C5A60S2微处理器为核心，设计制作了信号强度检测系统，该系统主要包括小信号放大模块、可调衰减器、0900BL18B200射频变压器、AD8362功率电压转换电路和LCD1602显示模块等。在用ZY12RFSys32BB1射频训练系统模拟900 MHz 手机信号进行测试并确定相关参数后，通过天线收集GSM 900 MHz 信号进行了实际测试。测量结果表明，系统工作稳定，达到了设计要求。 【总页数】3页(28-30)

基于单片机的压力检测系统设计

常熟理工学院 电气与自动化工程学院 《传感器原理与检测技术》课程设计 题目：基于AT89C51单片机的 压力检测系统的设计 姓名：李莹 学号： 160509240 班级：测控 092 指导教师：戴梅 起止日期： 2012年7月2日－9日

电气与自动化工程学院 课程设计评分表 课程名称：传感器原理与检测技术 设计题目：压力检测系统的设计 班级：测控092学号：160509240 姓名：李莹 指导老师：戴梅 年月日

课程设计答辩记录 自动化系测控专业 092 班级答辩人：李莹课程设计题目压力检测系统的设计

目录第一章概述 1.相关背景和应用简介 2.总体设计方案 2.1总体设计框图 2.2各模块的功能介绍 第二章硬件电路的设计 1.传感器的选型 2.单片机最小系统设计 3.模数转换电路设计 4.传感器接口电路设计 5.显示电路设计 6.电源电路设计 7.原理图 第三章软件部分的设计 1.总体流程图 2.子程序流程图及相关程序 第四章仿真及结果 第五章小结 参考文献

第一章概述 1.传感器的相关背景及应用简介 近年来，随着微型计算机的发展，传感器在人们的工作和日常生活中应用越来越普遍。压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中，为了高效、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。 此次设计是基于单片机的压力检测系统，选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器转变为电信号，经过放大器放大，然后进入A/D 转换器将模拟量转换为数字量显示，我们所采样的A/D转换器为ADC0808。 2.总体设计方案 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。电路采用ADC0809模数转换电路，ADC0809是CMOS工艺，采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，片内有带锁存功能的8路模拟电子开关，先用ADC0809的转换器对各路电压值进行采样，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。本次设计是以单片机组成的压力测量，系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道，用来采集输入信息。压力的测量，需要传感器，利用传感器将压力转换成电信号后，再经放大并经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示。本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。

微光信号检测系统

基于AD549的微光信号检测系统 引言 近年来，随着微光技术及生物芯片技术的高速发展，各类的传感器、光电器件应运而生，广泛应用于工业，农业，军事等各大领域。然而技术水平的不断提高就要求研究设备对微光信号的响应程度的大幅提高。微光信号检测是发展高新技术、科学研究的重要手段，微光信号检测精度的高低往往会对产品的性能等起到决定性的作用。 在微光信号检测系统中，通常光电转换器件接收到的光信号都十分的微弱，转换后的电信号也非常的小（nA量级）。因此，放大器噪声，背景噪声，电路噪声，外界电磁干扰等都会对检测系统的精度产生极大的影响。为此，选择一个合适的低噪声高精度的前置放大器就显得至关重要了。本文的微光信号检测系统选用的前置放大器是AD549。它是具有极低输入偏置电流的单片电路静电计型运算放大器。为达到高精度的目的，输入偏置电压和输入偏置电压漂移均通过激光调节。这种极低输入电流性能由ADI公司专有的topgate工艺技术完成。这样的放大器很好的满足了系统的需要。 1.微光信号检测系统的原理框图 微光信号检测系统的原理框图如图1所示。光信号由光电阴

极转换为电信号输入到前置放大器中，经过一级放大的电压信号由二级放大器放大之后再输入到AD转换器件中转换成数字信号，之后经由单片机控制显示出来。为了防止模拟电路同数字电路间的串扰，及前置放大器屏蔽的需要，本系统将两部分的电路分离开来。光电检测电路由光电阴极和前置放大器AD549组成，数字显示电路由二级放大器OPA124PA，AD转换器件ADS7816，单片机及数字显示电路组成。 图1 微光信号检测系统的原理框图 2.光电检测电路 2.1 光电检测电路原理 图2 光电检测电路

1222222222222光照强度自动检测显示系统设计.

设计题目：光照强度自动检测显示系统设计一、题目的认识理解 本次设计题目是光照强度自动检测显示系统设计，既然是系统设计，我们可以将其分解为模块，把复杂问题简单化。 数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。 测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为电压信号分档输出，用于显示和报警。 显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时蜂鸣器报警。 二、设计任务要求： 设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强） 1、方案的设计 根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型； 1）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出； 2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计；

3）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计； 4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格）； 5）设计结束后，进行仿真调试。 2、仿真调试方案 利用：Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性； 给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。 3、完成课程设计报告。 三、设计所需基础知识及工具 1、基础知识 电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、 比较器、功率放大器等知识，数字电子线路中开关特性及数 字信号等知识，传感器技术中的光电传感器原理及应用、测 量电路等部分知识。 2、设计工具 电子电路EDA仿真软件：Multisim 电子线路设计软件：Protel99SE。

WiFi信号及手机信号检测方法及标准

店家WiFi信号及手机信号检测方法及标准 一、技术参数说明： 1、信号功率绝对值dBm：仔细看的时候会发现这个值是负的，也就是说手机会显示比如-67（dBm），那就说明信号很强。科普一个小知识：中国移动的手机接收电平≥（城市取-90dBm；乡村取-94dBm）、（中国联通的手机接收电平≥-95dBm）时，则满足覆盖要求，也就是说此处无线信号强度满足覆盖要求。-67dBm 要比-90dBm 信号要强20多个dB，那么它在打电话接通成功率和通话过程中的话音质量都会强很多（当然也包括EDGE/GPRS上网的速度那些），所以dBm值越大信号就越好，因为是个负值，而且在你手里的时候它永远是负值。如果感兴趣且附近有无线基站的天线的话，可以把你的手机尽量接近天线面板，那么值就越来越大，如果手机跟天线面板挨到一起，那么它可能十分接近于0。（0是达不到的，这里0的意思不代表手机没信号）。 2、移动设备信号发射功率概念：由于手机不断移动，手机和基站之间的距离不断变化，因此手机的发射功率不是固定不变的，基站根据距离远近的不同向手机发出功率级别信号，手机收到功率级别信号后会自动调整自身的功率，离基站远时发射功率大，离基站近时发射功率小。手机中的数据存储器存放有功率级别表，当手机收到基站发出的功率级别要求时，在CPU的控制下，从功率表中调出相应的功率级别数据，经数/模转换后变成标准的功率电平值，而手机的实

际发射功率经取样后也转换成一个相应的电平值，两个电平比较产生出功率误差控制电压，去调节发射机激励放大电路、预放、功放电路的放大量，从而使手机的发射功率调整到要求的功率级别上。也就是说，手机信号强度不是越强越好，也不是起弱越好，它是在一定标准范围内的。 3、Kbps、KBps：又称比特率，指的是数字信号的传输速率，也就是每秒钟传送多少个千位的信息（K表示千位，Kb表示的是多少千个位）；Kbps也可以表示网络的传输速度，为了在直观上显得网络的传输速度较快，一般公司都使用kb（千位）来表示，如果是KBps，则表示每秒传送多少千字节。1KByte/s＝8Kbps(一般简写为1KBps=8Kbps)。ADSL上网时的网速是512Kbps,如果转换成字节，就是512/8＝64KBps(即64千字节每秒）。 二、店家检测各类信号强度的方法： 1、移动设备类型：检测设备可以是：iOS系统移动设备、Android 系统移动设备和笔记本电脑。 2、检测软件： 1）iOS系统：SPEEDTEST，可检测Ping值、下载速率、上传速率，功能亮点是可以保存往次检测记录。 2）Android系统：SPEEDTEST，功能和iOS系统的一样，功能亮点是可以保存往次检测记录。 3）WiFi分析仪：可检测WiFi信号强度、信道、寻找AP等功能。

基于单片机的电量检测系统设计方案

基于单片机的电量检测系统设计方案 1绪论 自第一个微处理器问世以来，以微处理器为核心构成的计算机以各种各样的形式，无孔不入的渗入到人们的生产、生活、科研等各个领域，为人类带来了渗透到各个领域的“智能”。微处理器是整个智能仪器仪表的核心，检测电路时微处理器的外围设备，微机通过接口发出各种控制信息给检测电路，以规定功能、启动测量、改变工作方式等。微机通过查询或检测电路向微机提出的中断请求，使微机及时了解检测电路的工作状态。当检测电路完成一次测量后，微机读取测量数据，进行了解检测电路的工作状态。当检测电路完成一次测量后，微机读取测量数据，进行必要的加工、计算、变换等处理，最后以各种方式输出，如送显示器、打印机打印，或送给系统的主控制器等等。 近二十年来，以计算机科学，信息学，生命科学为代表的各门新兴学科的迅猛发展，极大限度的刺激了全球经济的发展，在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，电能是人们日常生活和工业生产中的重要能源之一，在现代社会中起着越来越重要的作用，而电压、电流是其中最关键的两个因素，是否准确的测量电压、电流对我们的生活和生产有着至关重要的影响，特别是电工和电力系统等领域经常要对交流电量进行采样测试以了解工作电压或整个电网的工作情况。

2 WB系列交流电量传感器 2.1 概述 WB系列交流电量传感器采用电磁隔离技术和专用厚膜集成电路。对电网或电路中的交流电流或交流电压进行实时测量，将其变换成跟踪电压暑促（Vg）、直流电压输出（Vz）、直流电压输出（Iz）、频率输出（Fk）。传感器的输出可以与各型AD转换器配接构成数据采集系统，也可以与传统模式、数字式指示仪表配接，显示被测量之值。体积小、重量轻、精度高、耗能低，输入电路、输出电路完全隔离，输出信号可以共地，输出形式多样，满足各种使用要求，在0～120%标称输入围，输出信号入输出信号之间保持正比例关系，通聘宽带，可以测量5kHz以的正弦交流电流或交流电压。结构形式多样，提供直插式、DIN卡装式安装方式，方便各种场合使用等特点。 2.2 WB交流电量传感器的工作原理 本系列传感器采用模块化电路结构，如图2-1主要由电流测头1（或电压侧头2）、采样电路3、定标放大器4、装用厚膜集成转化器5、6、7组成。 E Vg Vz Iz Fk +E 图2-1 电路结构 被测电流信号Ix﹝或被测电压信号Ux﹞经电流测头1﹝或电压测头2﹞隔离变换，在二次回路形成高精度毫安级跟踪电流，经采样电路3转换为跟踪电压信号，在经定标放大器4进行放大、定标，形成跟踪电压输出Vg；跟踪电压信号经AC/DC转换器5后，形成直流电压输出Vz。Vz输出经V/I转换器6后形成直流输出Iz,Vz输出经V/F变换器7后形成频率输出Fk。只有输出跟踪电压Vg的产品才使用正负电源

一种弱光信号光电检测系统的设计

一种弱光信号光电检测系统的设计 1 引言 光的信息就存在于光强和相位中。而相位信息又是通过干涉转化成强度信息进行测量的，故光强的测量是很重要的检测目标。 光强变化的检测要针对光的变化特性进行设计。第一，入射光从频谱方面分析有单色的，有白光的，有特定光谱的；第二，光强有缓变和快变之分，一天之中日光强度的变化就属于缓变，再快一点的话如屏幕上木一个像素点随动画播放强度的变化，更快的还有人眼无法识别的，这将涉及到器件的响应度；第三，光强有变化幅度的问题，变化幅度有大有小针，这将涉及到器件的灵敏度；第四，光强的静态点，如果静态点在零点，且属于小幅度变化便属于微光检测。本段是对光源的分析，这是设计的目的，理想的检测是能针可以检测任意光强处，光强度的极高频极微弱变化，显然这是无法达到的，只对特定的需求进行设计。 光电检测的第一步是分析光，及其设计目标。第二步是光感应器件。第三步是配套电路。光电器件涉及到半导体，光与物质间的作用和原件制备工艺与技巧等知识,这些会影响器件的性能误差等参数。再根据电子技术知识，通过电路优化消除误差，可得出理想的电路。误差的来源有光电器件的非线性性质，外界温度，放大器件本身的噪声。 能感应光强的器件有：光敏电阻，光电池，光电二极管（PIN管，雪崩管等），复合光电三极管，光电三极管。其中响应最慢的是光敏电阻，他不但惯性大，还具有前历效应。本实验选用光电二极管，它具有较快的动态响应。 光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。 光电二极管和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性。但是，在电路中它是通过它把光信号转换成电信号。光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用在工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光强的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。 本试验采用光电二极管，完成对低频微弱光信号的检测。对微弱或极微弱光的检测, 在科学研究，生活应用和军事等领域有广泛的应用。为将微弱光信号转换为电信号以方便后级电路处理, 设计了针对于微弱光信号检测电路。电路由光电转换和前置放大两部分组成。该放大电路设计可有效放大低于1nW的微弱输入信号, 同时对噪声也有很强的抑制作用。 微弱光信号检测的一般办法是通过光电转换器件将微弱的光信号转换成为微弱电信号, 然后再通过电路放大, 将这个微弱电信号转变为可处理的电信号。微弱光信号检测的难点在于光电信都很微弱，所以制作低噪声、高精度光电放大器是关键所在。 现在一般采用光电转换电路和前置放大电路组成放大器的方法, 并且多采用专用集成电路来构建电路。全部采用专用集成电路的方法缺乏灵活性, 在有些应用

基于单片机的气体检测系统设计..

高等教育自学考试本科毕业论文基于单片机的气体检测系统设计考生姓名：准考证号： 专业层次：院（系）： 指导教师：职称： 重庆科技学院 二O一三年九月十五日

摘要 本论文研究设计了一种用于公共场所及室内具有检测及超限报警功能的室内空气质量检测系统。其设计方案基于89C51单片机，选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器和MQ-5气体传感器。系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD显示甲醛浓度值。文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度和天然气规定浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒监测人员。同时，操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。 另外，该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理，减少了测量误差，因此，具有较高的测量精度，而且结构简单，性能优良。本系统的量程为0-10ppm，精度为0.039ppm 。 关键词: 甲醛检测，天然气检测，AT89C52单片机

ABSTRACT This thesis design of a paper for public places and indoor testing and over-limit alarm functions with indoor air quality testing system. Its design is based on 89C51 single chip, with the choice of MQ-5 gas sensors and CH20/S-10 formaldehyde sensor from Switzerland mengbabo company. Sensor system will output 4 ~ 20mA standard signal through the core ADC0832 for A / D conversion circuit after conditioning, by the single-chip microcomputer for data processing, at last display the formaldehyde concentration on the LCD . The article detailed the data acquisition subsystem, data processing and data display and alarm system circuit design method and process. When the sampling sites when the formaldehyde and Natural gas concentration exceeded，To the single-transistor drive circuit audio alarm will sound the alarm，Testing staff to remind. At the same time，The concentration of formaldehyde, Can be set through the single-chip programming. In addition, the system signals a concentration compensation signal processing, a reduction of measurement error, therefore, have a high measurement accuracy, and simple structure, excellent performance. The range of the system for 0-10ppm, accuracy 0.039ppm. Keywords: Formaldehyde detection,Natural gas detection, AT89C52 single-chip