力学传感器与单片机的接口设计

　　0引言

　　对于力学信号的测量、记录和描绘在现今科研和工业生产等领域有着极为广泛的应用。对于力学信号的采集过程一般都要进过传感器的力量信号接收和转化，转化后的电信号的采集和数字化以及数字信号的处理和传输等步骤。在信号的模数转换和数字信号处理方面大都应用MCU芯片为核心的单片机系统[lj来完成这部分任务。这样就涉及到如何更好地把力学传感器与单片机系统连接起来的问题。在这一过程中如果处理不当很容易出现各种问题，这些问题对于信号测量的准确度，系统的抗干扰能力以及模式匹配都会有明显的影响，甚至造成硬件部件的损坏。为了解决以上问题，本文提供一种使用面广泛的力学传感器和单片机的接口设计方案，此方案能同时测量外部环境拉力和压力的量值和变化，并具有精确度高，抗干扰能力强，稳定性好等特点，以数字信号为载体表现的力学信息可以通过不同传输模式向其他硬件设备或PC终端进行数据的传输。

　　1拉力压力传感器及输出模式的选择

　　具备同时可以测得拉力和压力的力学传感器大都采用S型结构设计，本文所选用的拉压力传感器为合金材料构成，并采用密封工艺，可应用于高湿度环境，具有优越的抗扭、抗侧、抗偏载能力。最大过载为最大测量范围的150%。根据两边S型支臂所承受的拉压力大小，输出相应的电流信号，信号的模式采用工业标准电流信号。之所以在工业环境中以电流信号来传载模拟信号，就是因为在仪器所处的工业环境中，各种各样的噪声和干扰信号弥漫其间，这其中包括电场干扰和磁场干扰。在模拟信号在电缆中传送的过程中，不可避免的会受到以上各种干扰信号和噪声的影响，造成信号在传输的过程中失真。如果用电压模拟信号来作为载体来传输模拟信号的信息，在信号的传输过程中，信号受干扰程度和失真幅度明显较大。但如果改电流模拟信号来作为载体来传输模拟信号的信息，在信号传输的过程中，信号所收到的干扰程度会大幅度降低，从而能较好的保留初始采集信号的信息特征。

　　2单片机芯片的选择

　　本文选用的侧屺U为MC9512DG128阁，它是Freescale公司推出的512系列微控制器中的一款增强型16位微控制器。其集成度高，片内资源丰富，接口模块包括SPI，SCI，护C，A/D，PWM等。它不仅在汽车电子、工业控制、中高档机电产品等应用领域具有光干的应用，而且在Flash存储控制及加密方面也有很强的功能。MC9512DG128微控制器采用增强型16位S12CPU，片内总线时钟频率最高可达到25MHz;片内资源包括8KBRAM28KBFlash、2KBEEPROM,SCI,SPI,PWM串行接口模块;PWM模块可是支撑4路8位或2路16位，可宽范围选择逻辑时钟频率;它还提供2个8路10位精度A/D转换器、控制器局域网模块CAN和增强捕捉定时器，并支持背景调试模式(BDM)。