传感器的毕业设计

中北大学2009届毕业设计说明书

较产生中断触发信号和进行简单数据量化处理以提供给AT89C51单片机进行实时的数据处理。AT89C51单片机机实现数据采集、存储、处理、传输，采用Keil C51完成软件设计。数据输出部分通过串行通信方式完成振动数据的存储、将数据传输到PC机进行数据分析，构成了一个振动测试系统。

加速度传感器 放大电路 双向检波电路 A/D采集电路 电压比较电路 单片机电路 串行接口电路 存储器电路 D/A转换电路 PC机 模拟输出电路 图2.5 系统结构图

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3 系统硬件设计

振动测试系统的整体硬件电路如图3.1所示：系统以AT89C51为核心控制器，包括信号放大电路、AD采集电路、双向检波电路、电压比较电路、模拟输出电路和存储器电路，下面就每个模块详细介绍：

ADXL150加速度传感器 ADS774 P0.0~P0.3 P1.0~P1.7 LM358 放大电路 P2.0~P2.7 AT89C51 TXD RXD LM358 检波电路 LM393 电压比较 INTO P3.6 P3.7 24CXX 存储器电路 RS-232C 串行接口 AD7542 模拟输出 键盘输入

图3.1 系统的硬件连接图

3．1 ADXL150加速度传感器 3.1.1 ADXL150简述

ADXL150是美国模拟器件公司（ANALOG DEVICE）生产的低噪声、低功耗、单轴微MEMS加速度传感器。该器件内部有时钟源、增益放大器、同步解调系统、输出缓冲运放、二阶滤波器和自检系统。可编程控制量程为±25g或±50g，80分贝的动态范围，测量分辨率小于10mg，通过设置Vout和OFFSET NULL端口跳线可以将输出比例系数从38mV/g调节到76mV/g。在工业级温度范围内0g温漂小于0.4g。在使用时外部仅需要一个旁路电容[6]。 3.1.2 ADXL150的封装形式

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ADXL150的管脚排列如图3.2所示，COMMON为公共接地端；ZERO g ADJ为0g调节端；SELF-TEXT为自检端，当其输入为高电平时芯片进入自检模式；Vout为信号输出端，此端可直接连接ADC进行模数转换；Vs为电源输入端。

图3.2 ADXL150的封装形式

3.1.3 ADXL150内部结构

ADXL150内部结构图3.3所示，主要由5部分组成：敏感元件、增益放大、时钟源、同步解调、缓冲放大器。

图3.3 ADXL150的内部结构图

（1）敏感元件

敏感元件时通过在氧化层上沉积多晶硅，然后经过蚀刻形成的。

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图3.4 敏感元件结构图

图3.4是一个简化的敏感元件结构图。实际传感器由42个这样的晶胞检测加速度。中间横梁由于加速度左右而移动，引起板间电容改变，最后转换为电压输出。 （2）ADXL150中的增益放大运放是将敏感元件输出的信号进行放大以便测量。 （3）ADXL150加速度传感器的时钟源主要为敏感元件和同步解调电路提供100kHz的时钟信号。

（4）同步解调系统能够抑制除敏感元件信号外的所有信号，能够时传感器不受电磁干扰和无线电频率干扰。

（5）缓冲放大器可以调节传感器的输出比例系数，正常情况下为38mV/g。 3.1.4 ADXL150基本电路

可以采用外接电源与地之间接0.1uF去耦电容供电。通过调节R1b可以增加输出精度，调节RT可改变直流偏置，通常将0g时的输出调节到2.5v[17]。

图3.5 基本电路

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