基于单片机的震动信号检测系统设计说明
基于单片机的便携式振动测试仪的设计
量 进 行 验 证 。 有 些 比较 复 杂 的 结构 或 大 型 的 机 械 设 备 ， 其 ＭＣ Ｓ 一 ５ １为核 心 的 兼 容 机 仍 占主 流 。 这 类 兼 容 机 比 ２ ０世 ０年代 的已有了较 大的发展演变 ， 统一改 称为 ８ ０ Ｃ ５ １ 。 动力 学特征 参数如 阻尼 、 固有频率 、 振型等 只能通过试 验 纪 ８ 和 测 量 的 方法 来 获 取 。 因 此 ， 振 动 测试 技 术 已经 成 为 研 究 鉴 于 它 应 用 的 普遍 性 和 功 能 的 完 善 性 ， 本设计采 用 ８ ０ Ｃ ５ １ 和 解 决 工 程 中 的许 多 动 力 学 问题 不 可缺 少 的手 段 。 单片机作 为便携式振动测试仪的核 心。 机械振 动测试不仅 应用于寻 找振源 、 振 动强度 、 可 靠 ８ ０ Ｃ ５ １ 制造 工艺为 Ｈ ＭＯ Ｓ ，采 用 ４ Ｏ引脚 的 双列 直 插 性、 隔振 、 减 振 和 舒 适 性 等 问题 的 分析 ， 近 年来 又 成 功 地 应 （ Ｄ Ｉ Ｐ） 封装方式， 目前多为此类封 装方式 ， 芯片如 图 ２所示。
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ４ ３ １ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ １ ９ １ — ０ ２
经过一次积分 ， 得到速度信号 ； 再 经过一次积分 ， 得 到 位 移 ０ 引 言 近年来随着科学技术、 工 农业 生产 和 国 防建 设 事 业 的 信 号 。 迅速发展 ， 大 量 的 工 程振 动 问题 不 断地 出 现 。 由于 一 般 对 ２ 单片机的选择 随 着 集 成 电路 的 发 展 ，单 片机 也得 到 了空 前 的 发 展 。 机械结构进行振动计 算时 ， 都是利 用简化 了的数 学模 型为 以 依据 ， 这样进行 的理 论计算是否 正确 ， 还 要通过试验和 测 越 来 越 多 的厂 家推 出 了各 类 单 片 机 。在 各 种 单 片 机 中 ，
振动信号诊断系统课程设计
振动信号诊断系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解振动信号的物理意义，掌握振动信号的采集、处理和分析方法。
2. 学习振动信号诊断系统的基本构成，了解各部分功能及相互关系。
3. 掌握运用振动信号诊断系统对简单机械故障进行判断和分类。
技能目标：1. 能够正确使用振动信号采集设备，进行数据采集和初步处理。
2. 能够运用信号处理软件对振动信号进行分析，提取故障特征。
3. 能够根据振动信号的诊断结果，提出合理的维修和改进建议。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对振动信号诊断系统的兴趣，激发学习热情，增强探索精神。
2. 培养学生的团队合作意识，学会在团队中分工合作，共同完成项目任务。
3. 培养学生严谨的科学态度，注重实际操作，养成良好的实验习惯。
课程性质：本课程为实践性课程，注重理论联系实际，通过实际操作和案例分析，使学生掌握振动信号诊断系统的基本原理和方法。
学生特点：学生具备一定的物理知识和实验操作能力，对新技术和新设备充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：结合学生特点，以实践为主，注重启发式教学，引导学生主动参与，提高学生的动手能力和实际问题解决能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 振动信号基础知识：介绍振动信号的物理概念、振动信号的类型及其在工程中的应用。
教材章节：第一章 振动基础内容列举：振动信号的分类、振动信号的时域和频域分析。
2. 振动信号采集与处理：讲解振动信号的采集方法、传感器原理及信号处理技术。
教材章节：第二章 振动信号的采集与处理内容列举：振动传感器、数据采集系统、信号预处理方法、特征提取技术。
3. 振动信号诊断系统：介绍振动信号诊断系统的构成、各部分功能及其在实际工程中的应用。
教材章节：第三章 振动信号诊断系统内容列举：诊断系统的基本构成、常见故障类型及其振动特征、故障诊断方法。
4. 实践操作与案例分析：通过实际操作和案例分析，使学生掌握振动信号诊断系统的应用。
基于单片机的震动信号检测系统设计
基于单片机的震动信号检测系统设计一、引言震动信号检测系统广泛应用于物体振动安全监测、结构健康监测和工艺过程监测等领域。
本文将介绍一种基于单片机的震动信号检测系统设计方案，包括硬件设计和软件设计。
二、硬件设计硬件设计主要包括传感器模块、信号处理模块和显示模块。
1.传感器模块采用加速度传感器作为震动信号的采集器，通过测量物体的加速度变化来检测震动信号。
加速度传感器将震动信号转换成电信号，然后送到下一级的信号处理模块。
2.信号处理模块信号处理模块主要用来对采集到的电信号进行处理和分析。
首先，通过一个运放电路对电信号进行放大，增加信号的幅值。
然后，通过一个滤波器对信号进行滤波，去除高频噪声和低频干扰。
最后，对信号进行AD转换，将模拟信号转换成数字信号，并将其送到下一级的单片机。
3.单片机模块单片机模块主要用来对数字信号进行处理和分析。
首先，单片机需要设置一个合适的阈值来判断是否有震动发生。
当数字信号超过设定的阈值时，单片机会触发震动事件，并进行后续处理。
根据需求可以设置震动事件的报警方式，如通过蜂鸣器发出声音或者通过LCD显示屏显示相关信息。
4.显示模块显示模块可以通过LCD显示屏来显示当前的监测结果和相关信息。
通过显示模块，用户可以直观地了解当前的监测状态，以及震动的强度和发生的时间。
三、软件设计软件设计主要包括单片机程序设计和通信协议设计。
1.单片机程序设计单片机程序设计主要包括设置阈值、触发震动事件、处理震动事件和显示相关信息等功能。
首先，需要设置一个合适的阈值来判断是否触发震动事件。
当触发震动事件后，单片机需要进行相关处理，如记录震动的发生时间和强度，并进行相应的报警操作。
最后，将处理结果通过显示模块显示出来，方便用户查看。
2.通信协议设计通信协议设计是将震动信号检测系统与上位机或其他外部设备进行连接的重要一部分。
通过通信协议，可以实现数据的传输和控制命令的下发。
可以采用串口通信方式，通过串口将数据传输到上位机，并实现数据的实时显示和保存。
51单片机振动报警器电路设计代码
51单片机振动报警器电路设计代码51单片机振动报警器电路设计代码引言：在安防领域，振动报警器被广泛应用于门窗、保险柜等物品的防盗保护。
本文将介绍如何设计一个基于51单片机的振动报警器电路，并给出相应的代码实现。
一、电路设计1. 元件准备：- 51单片机：选择适合的型号，如STC89C52或AT89S52。
- 振动传感器：常用的有震动开关模块或震动传感器模块。
- 蜂鸣器：选用合适的蜂鸣器模块。
- 电源：使用5V直流电源供电。
2. 电路连接：a) 将振动传感器的VCC引脚连接到单片机的VCC引脚，GND引脚连接到单片机的GND引脚。
b) 将振动传感器的OUT引脚连接到单片机的任意IO口（如P1.0）。
c) 将蜂鸣器模块的正极连接到单片机的另一个IO口（如P1.1），负极接地。
3. 电路原理：振动传感器通过检测外部环境中物体震动的变化来触发报警。
当物体受到震动时，传感器会输出一个高电平信号，单片机通过读取该IO口的状态来判断是否触发报警。
当触发报警时，单片机控制蜂鸣器发出声音。
二、代码实现以下是一个基于C语言的51单片机振动报警器的简单代码实现：```c#include <reg51.h>sbit vibrationSensor = P1^0; // 振动传感器连接到P1.0sbit buzzer = P1^1; // 蜂鸣器连接到P1.1void delay(unsigned int count) {unsigned int i, j;for(i = 0; i < count; i++)for(j = 0; j < 1000; j++);}void main() {vibrationSensor = 1; // 将振动传感器引脚设置为输入模式 buzzer = 0; // 将蜂鸣器引脚设置为输出模式while(1) {if(vibrationSensor == 1) { // 如果检测到振动信号buzzer = 1; // 打开蜂鸣器delay(100); // 延迟一段时间（可根据需要调整） buzzer = 0; // 关闭蜂鸣器}}}```三、代码解析1. 引入头文件：`#include <reg51.h>`，用于引用51单片机的寄存器定义。
基于单片机的地震振动报警装置的设计
操作关系连 接， 系统模块 围绕 员工信息扩展， 全部操作通 过员
（ １ ） 数 据库安全 性。 计算机 办公 自动化 网络系统 中， 数据库 工信息查 询匹配实现。 （ ３ ） 数据库物理设计。 存储结构式数据在 数据库 中的存储形 的安全性是非常关键 的问题 ， 因为数据库 中的资料 涉及到机密
设计分析 ・
３ ． ６ 电源设计
电源 设计 中的Ａ Ｃ ／ Ｄ Ｃ 转 换
４ 结束语
地球 上每天都地震发生 ， 其 中约５ 万次人们可 以感觉到； 可 电路模 块把 交流 电转 化为９ ｖ 能造 成破坏 的约有 １ ０ ０ ０ 次。 地 震持续 的时间短 暂， 大约只有几 直 流 电给 电路 供 电， 考 虑 到 十秒钟 ， 甚 至更短 ， 造成 的危害也是十分 巨大 的。 但是地 震灾
安全 性。
（ １ ） 功能需求。 为企业服务 的办公系统需要 具备很多功 能， 核管理、 员工管理、 通讯管理等。 （ ２ ） 性能需求 。 系统基于 网络， 要求其具有相当的可扩展性 ， 能够 满足用户需要 的业务 要求， 并且能够进行 增加和删 减 ， 同
到判 断。 主程序采用ｃ 语言编写。
（ 上接 第６ 页）
要 坚决隔离 ， 禁 止应 用陌生的恶意软件， 加强 网络 防火墙 的设 ４ ． ３功 能模块 设计 计， 一旦发现 电脑中有不正常的程 序， 必须提前进行安全检查，
泄密或者系统瘫痪的情况 。
（ １ ） Ａ Ｏ Ｄ 技 术的应用。 数据库访 问ｗ ｅ ｂ 技术， 可扩展 并且容易 操作界面上应用， 连接数 据源 之后， Ａ ｓ Ｐ 能够通 过Ａ Ｏ Ｄ 访问和连
单片机与震动传感器的接口设计与震动检测
单片机与震动传感器的接口设计与震动检测在很多自动化控制系统中，震动传感器广泛应用于震动检测和监测。
而单片机作为控制系统的核心，需要与各种传感器进行接口设计，以实现对传感器数据的采集和处理。
因此，单片机与震动传感器的接口设计十分重要。
本文将探讨单片机与震动传感器的接口设计及震动检测方面的相关内容。
一、震动传感器介绍震动传感器是一种可以感知振动信号并输出对应电信号的传感器，它可以在地震监测、机械设备状态监测和防盗报警系统等领域发挥重要作用。
常见的震动传感器种类有压电式、电动式和振动式等。
压电式震动传感器通过压电效应实现振动信号的转换，电动式震动传感器通过感应电机实现信号的转换，而振动式震动传感器通过振动的方式感知信号。
在接口设计时，需要根据具体的传感器类型选择合适的接口方式。
二、单片机与震动传感器的接口设计在单片机与震动传感器的接口设计中，常用的方法有模拟接口和数字接口两种。
模拟接口是将传感器输出的模拟信号直接连接到单片机的模拟输入引脚上进行采集；数字接口则是通过转换电路将传感器输出的模拟信号转换成数字信号后输入到单片机的数字输入引脚上。
在选择接口方式时，需要考虑传感器的输出信号类型、传输距离、抗干扰能力等因素。
对于压电式震动传感器，一般使用放大电路将其输出的微弱信号放大后接入单片机的模拟输入引脚进行采集。
而对于振动式震动传感器，可以直接将其输出的数字信号连接到单片机的数字输入引脚上。
综合考虑传感器和单片机的特性，选择合适的接口设计方案非常重要。
三、震动检测算法与实现在进行震动检测时，通常需要采用一定的算法对传感器采集到的数据进行处理。
常用的震动检测算法有阈值检测法、频域分析法和时域分析法等。
阈值检测法是通过设置一个固定的触发阈值，当传感器输出信号超过该阈值时触发报警；频域分析法是通过对传感器输出信号进行傅立叶变换，提取特征频率进行分析；时域分析法则是通过对传感器输出信号进行时域处理，提取信号的时序特征。
基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计详解
沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计说明书课设题目基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计专业测控技术与仪器班级学号学生姓名指导教师日期 2015年1月16日沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计任务书课程设计题目基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计教研室工学一部专业测控技术与仪器班级课程设计时间: 2014 年12 月29 日至2015 年 1 月16 日课程设计的内容及要求：1. 内容采用单片机系统设计振动传感器输出波动电压强度——峰值参数检测器，利用振动传感器、单片机设计一个能用LED实时显示振动信号峰值参数的测量系统。
2. 要求（1）制定设计方案，并绘制出系统工作框图。
（2）绘制电路原理图，设计振动传感器输出信号模拟调理电路，实现交流信号的峰值检测，设计模数转换电路、LED显示电路及单片机系统电路。
（3）绘制软件流程图，软件编程实现单片机数据采集和北被测峰值的LED 显示。
（4）用单片机实验箱进行程序设计与调试。
（5）振幅显示为X.Xmm。
（6）撰写一篇6000字到8000字的课程设计报告。
指导教师刘利秋2014 年12 月28 日目录0 前言 (1)1 总体方案设计 (1)2 硬件电路设计. (2)2.1振动传感器 (3)2.2 控制信号放大电路 (3)2.3 TLC549A/D转换 (4)2.3.1 TLC549 引脚图及各引脚功能 (4)2.3.2 TLC549 器件工作时 (4)2.4 单片机系统 (5)2.5 LED显示 (5)3 软件设计 (6)3.1显示程序设计 (8)3.2峰值测量............................................ 错误!未定义书签。
4 调试分析 (9)5 结论及进一步设想 (9)参考文献 (9)课设体会 (11)附录1 电路原理图 (12)附录2 程序清单 (13)基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计倪宇隆沈阳航空航天大学北方科技学院测控技术与仪器摘要：本文设计了由单片机控制的振动传感器输出波动电压峰值参数检测器，由振动传感器、单片机、LED数码显示组成，主要使用了、LED主要器件，主要解决方案是利用振动传感器、单片机学习板等设计一个由LED显示峰值参数检测器。
基于MEMS的微弱振动信号检测系统设计
基于MEMS的微弱振动信号检测系统设计随着科技的不断发展，微机电系统（MEMS）在各行各业中扮演着越来越重要的角色。
其中，基于MEMS的微弱振动信号检测系统在实时监测、故障诊断和结构健康监测等领域具有广泛应用前景。
本文将详细介绍基于MEMS的微弱振动信号检测系统的设计原理、关键技术以及应用前景。
一、设计原理基于MEMS的微弱振动信号检测系统的设计原理主要基于振动传感器和信号处理技术。
振动传感器可以将微弱的振动信号转化为电信号，而信号处理技术则能够对这些电信号进行放大、滤波和分析。
二、关键技术1. 振动传感器设计：振动传感器的设计需要考虑到其灵敏度、带宽和信噪比等参数。
MEMS技术可以实现微小尺寸的振动传感器，并具有较高的灵敏度和宽带特性，能够有效检测微弱振动信号。
2. 信号放大与滤波技术：微弱振动信号需要经过放大与滤波才能够被有效提取与分析。
低噪声放大器可以有效提高信号的信噪比，而滤波器则可以滤除掉高频噪声和低频杂波，保留感兴趣频率范围内的振动信号。
3. 数据采集与处理技术：基于MEMS的微弱振动信号检测系统需要实时采集和处理大量数据。
高速采样器和实时处理算法能够快速而准确地处理复杂的振动信号，为后续分析和判断提供支持。
三、应用前景基于MEMS的微弱振动信号检测系统具有广泛的应用前景。
以下列举几个常见领域的应用案例：1. 结构健康监测：该系统可以实时监测建筑物、桥梁、风力发电机等结构物的振动情况，及时检测到结构的变形、破损或故障，进行预警和维护，提高结构的安全性和可靠性。
2. 机械故障诊断：微弱振动信号检测系统可以监测机械设备的振动情况，通过分析振动信号的频谱和特征参数，实时判断机械设备是否存在故障，并提供相应的维修建议，减少设备的停机时间和维修成本。
3. 医学诊断与监护：该系统可以检测人体微弱的生理振动信号，例如心电图、呼吸信号等，通过对这些信号的分析和处理，辅助医生进行疾病诊断和监护，提高医疗水平和效率。
振动信号检测系统设计1
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 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：128Hz4 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。
基于单片机的CCD振动测量系统
分别得到该积分时间的位置 N 1 和 N 2 的值; 另一片单片 机中为系统控制主程序, 其工作由信号发生 器产生的模 拟的线阵 CCD 行同步 脉冲 FC ( 即 SH 信号 ) 控制, 从 P3. 6管脚接入, 当单片机通过软件 判别 FC 信号为低满 足要求时, 送锁存器的片选信号, 将两路锁 存的值分时 送入内存, 便得到了 N 1 和 N 2 的值, 并进行后续处理。 89C51由其输出的 片选信号 控制四 片 74LS 374 锁存 器, 得到 N 1 和 N 2 值, 然后求取 N 0 值, 并对一组 N 0 值 进行求平均值, 及求取最大值最小值, 最后 用按键来选 择数码管的显示输出。其程序按功能可以分 为四个主要 部分: 读取锁存器中相应时间的 N 1 和 N 2 值, 并经过 求差除以 2的 处理 后得到 N 0 值。此 过程 循环 五次, 得 到一组 N0 i值。 ! 将一组五个 N 0 i值求平均 值, 并存于 内部 RAM 的 60H61H 存 储 单元 中; ∀ 在 一 组 五个 N0 i 值中求 出 最 大 值 和 最 小 值, 并 将 它 们 分 别 存 于 内 部 RAM 的 62H 63H 和 64H65H 存储单元中 ( 存储时均是高 字节在前, 低字节在 后 ) ; #当前面 的准备 程序 运行完 毕后, 按下 0∃ 3 号键 的任 意一 个键, 将 键号 对应 的所 应显示数据经 BCD 码化后送数码管显示。
3 结
语
本实验结合 CCD 和单 片机 系统 不仅 可以 测量 物体 静态几何尺寸, 也可以测量物体振动。 通过实验, 让学 生 既了解 了 CCD 振 动测量 系统的 工作 原理, 也 锻炼了 利用书本知识解决实际问题的能力, 对学生 的综合设计 能力有很大的帮助。
51单片机振动报警器电路设计代码
51单片机振动报警器电路设计代码引言振动报警器是一种常见的安全设备，它能够在物体受到振动或震动时进行报警。
本文将介绍基于51单片机的振动报警器电路设计和代码实现。
我们将详细讨论电路设计和编程原理，并提供完整的代码示例。
电路设计需求分析振动报警器电路的基本需求是在物体受到振动后发出警报。
为了实现这个功能，需要以下组件和功能： - 振动传感器：用于检测物体的振动。
- 51单片机：作为主控制器，接收振动传感器的信号并控制警报发声。
- 声音发生器：用于产生报警声音。
电路设计原理振动报警器电路的设计原理如下： 1. 振动传感器安装在需要监测的物体上，当物体受到振动时，传感器会输出一个电压信号。
2. 传感器的电压信号输入到51单片机的输入口，单片机通过检测该信号判断物体是否受到振动。
3. 如果物体受到振动，单片机控制声音发生器产生报警声音。
电路设计图下图是51单片机振动报警器电路设计图：代码实现编程环境和工具本文使用Keil C51编程环境来编写和调试51单片机振动报警器的代码。
代码实现原理振动报警器的代码实现主要包括以下几个步骤： 1. 设置单片机的IO口模式。
2. 初始化振动传感器和声音发生器。
3. 循环监测振动传感器的电压信号。
4. 如果检测到物体受到振动，控制声音发生器产生报警声音。
代码示例下面是51单片机振动报警器的代码示例：#include <reg51.h>sbit sensor = P1^0; // 振动传感器连接到P1.0sbit buzzer = P2^0; // 声音发生器连接到P2.0void delay(unsigned int ms) {unsigned int i, j;for (i = 0; i < ms; i++)for (j = 0; j < 120; j++);}void main() {sensor = 1; // 设置振动传感器为输入模式buzzer = 0; // 初始状态关闭声音发生器while (1) {if (sensor == 1) { // 检测到振动buzzer = 1; // 打开声音发生器delay(1000); // 持续1秒buzzer = 0; // 关闭声音发生器}}}总结本文介绍了基于51单片机的振动报警器电路设计和代码实现。
基于STM32的电机振动信号采集检测系统
108传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies)2019年第38卷第11期DOI ： 10.13873/J. 1000-9787 (2019) 11-0108-03基于STM32的电机振动信号采集检测系统**收稿日期：2018-09-27*基金项目：国家自然科学基金资助项目(61170060)蔡俊，陈晓烽，吴思汉，隋翔龙(安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南232000)摘要：设计了一种电机振动信号采集检测系统，通过传感器将位移信号转换为电流信号，将电流信号转 换为±4 V 电压信号;并采用MAX295作为低通滤波器，滤除采集系统的高频分量;AD7606芯片将采集到 的数据传给主控芯片STM32F429,并设计了系统软件。
STM32可通过输岀脉宽调制(PWM)波控制 AD7606的采样频率，软件实现了数据的实时传输与保存,以及信号频谱与相关参数在屏幕上的实时显示。
测试结果表明:设计的采集系统具有实时、可靠的优点，能够有效测量电机振动信号。
关键词：电机；振动信号采集；信号调理；STM32F429芯片中图分类号：TP274； TP212 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2019)11-0108-03Motor vibration signal acquisition and detectionsystem based on STM32 *CAI Jun , CHEN Xiaofeng , WU Sihan , SUI Xianglong(School of Electric and Information Engineering ,Anhui University of Science and Technology ,Huainan 232000,China)Abstract : A motor vibralion signal acquisilion and detection system is designed. The displacement signal istransformed into current signal by the sensor , convert current signal into ±4 V voltage signal. And the MAX295 is used as a low-pass filter to filter out the high-frequency component of the acquisition system. AD7606 chiptransmits the collected data to main control chip STM32F429 ・ And the system software is designed ・ The output pulse width modulation ( PWM ) wave of STM32 can control the sampling frequency of AD7606. Software not only realizes the real-time transmission and storage of data but also realizes the real-time display of signal spectrum andrelated parameters on the screen ・ Test result shows that the acquisition system is real-time and reliable.Keywords : motor ； vibration signal collection ； signal modulation ； STM32F429 chip0引言当今，电机在民用、军事和工业领域都有广泛应用。
基于PLC的自动化振动测试系统设计与实现
基于PLC的自动化振动测试系统设计与实现概述自动化技术的发展使得工业生产过程更加高效、精确，并且减少了人为因素导致的错误。
其中，自动化振动测试系统在机械制造、航空航天、汽车工业等领域中广泛应用。
本文将介绍基于PLC（可编程逻辑控制器）的自动化振动测试系统的设计与实现。
第一部分：系统需求分析在设计自动化振动测试系统之前，我们首先需要进行系统需求分析。
振动测试系统的主要目标是实时、准确地采集和分析物体的振动信号，以检测可能存在的缺陷和故障。
因此，系统需要满足以下需求：1. 实时采集振动信号：系统应能够快速、准确地采集振动信号，并将其传递给后续处理模块。
2. 数据处理与分析：系统需具备一定的信号处理和分析能力，能够实时监测和分析振动信号，并提供相应的报警和故障诊断功能。
3. 可远程监测和控制：系统应支持远程监测和控制，以方便操作人员对系统的管理和维护。
第二部分：系统设计与实现1. 系统硬件结构设计基于PLC的自动化振动测试系统的硬件结构包括传感器、PLC与电机控制器等组成部分。
传感器用于采集振动信号，PLC负责信号采集、处理与控制，电机控制器用于驱动被测物体。
各部分之间通过数据线进行连接。
2. 系统软件设计系统软件设计包括PLC程序设计、信号处理与分析算法设计，以及远程监控与控制应用程序设计等。
(1) PLC程序设计：根据系统需求分析，设计PLC程序实现振动信号的采集、处理与控制。
通过PLC的输入输出模块，将采集到的振动信号传递给信号处理模块，并对其进行实时分析和判断，从而触发相应的控制操作。
同时，PLC程序还需支持远程监测与控制功能。
(2) 信号处理与分析算法设计：根据振动信号的特点，设计相应的信号处理与分析算法。
常用的算法包括傅里叶变换、小波变换等，以提取信号的频率、幅值等特征参数，并进行故障诊断与报警。
(3) 远程监控与控制应用程序设计：通过互联网与PLC进行通信，设计远程监控与控制应用程序。
该程序可实现对系统的远程监测、参数设置、故障诊断等功能。
基于STM32F103的振动监测系统设计
数字方式提供 Ｍ Ｄ Ｕ 、Ａ Ｏ Ｅ Ｏ Ｂ Ｓ Ｃ Ｎ Ｐ Ｎ通信 。 因而通信 输出模块分 电流输出 、 Ｓ８ Ｒ ４５通信 和 Ｃ ｎ ａ 通信三部
分。
道 １ ｉ的 ＡＤ转换器 ， ６ ｔ ／ ｂ 它支持两种运行模式 ， 即高
速 模式 和低 功 耗模式 ， Ｍｏｅ引脚 控制 可选 。其 中 由 ｄ
系统监 测 到 的振 动值 通过 模 拟或数 字 的方式 传 送 给 主控 制 器 。模 拟方 式 提供 ４ ２ Ａ 电流 输 出 ， ～ Ｏｍ
３ ２信号采集 与处 理模 块 ．
信 号 采 集 与 处 理 模 块 由 Ｆ０ １３控 制 单 元 、
Ａ Ｓ １４和 Ｆ ０ 理 单元 组 成 。Ａ Ｓ １４是 ４通 Ｄ １７ １３处 Ｄ １７
加 速 度传 感器 ，量 程 为 ± ｇ± ｇ （ 没计 采用 ２／ ６ 本
±２ 。它嵌 入 自测 功 能 ， ｇ） 输 为模 拟 信 号 ， 且具 有
更好的补偿功能 、 低功耗和灵敏度 ， 以及高冲击生存
性 （ ０ ０ｇ） Ｉ３４允 许 的频 带 受 限于 ■轴 的外 １００ 。ＬＳ４ 接 电容 ， 设计 中ｊ 轴 输 出外 接 电容 各 为 ６８ｎ，１ 本 ． ｆ｝ 十
Ｉ Ｈ巾 国 集成 电路 …
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基于C8051F350型单片机的振动信号采集系统
万方数据万方数据第ｌＯ期尹延国等：基于力控６．０的多功能摩擦磨损智能测试系统研究５７刁≮ｏ图９数据流向图该测试系统建立的数据库点有：（１）模拟量输入。
２路载荷采集点、２路温度采集点、１路湿度采集点。
（２）模拟量输出。
ｌ路变频器控制频率输出、１路下试样载荷输出。
将数据点参数与趋势曲线或历史报表建立联系，以曲线或表格的形式显示实时数据的变化过程。
力控中的趋势、历史报表都是以标准图形的形式输出，需要对相应的参数进行设置。
趋势中的参数包括时间范围、扫描周期、数值范围、数据源等，历史报表中的参数则包括报表的起始时刻、时间范围、时间间隔、数据源、变量等。
４结束语基于力控６．０平台所开发的摩擦磨损测试系统，主要实现了如下功能：组态测试流程的可视化构建、与硬件设备进行通讯、对设备参数的实时监控、对采集数据进行存储并提供数据库支持，供用户的专业分析软件调用。
通过实验表明，系统运行稳定可靠、操作便捷、人机界面友好、达到了预期效果，完成了对设备载荷、温度、湿度、摩擦力等参数的精确测量与控制。
采用组态技术开发摩擦磨损测试系统，具有开发周期短、系统适应性强、应用对象广泛、扩展性高等特点。
系统解决了单模化测试系统的通用化问题，提高了自动测试系统的开发效率和运行性能。
参考文献：［１］宋晓字，王永会．ＶｉｓｕａｌＣ＋＋高级编程技术与实例．北京：中国水利水电出版社，２００５：２４５—２４７．［２］［３］［４］龚运新。
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振动信号检测系统设计1
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 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：128Hz4 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。
基于单片机的振动筛轴承温度预警系统设计
目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (3)1.1背景 (3)1.2 振动筛的发展概况 (3)1.3 温度监控的发展概况及意义 (4)第2章系统总体设计 (6)2.1 系统电路的设计思路 (6)2.2 分析系统设计方案 (6)2.2.1 题目解析 (6)2.2.2 控制指标 (7)2.2.3 设计需求 (7)2.3 温度传感器的选择 (7)2.3.1 模拟温度传感器 (7)2.3.2 集成温度传感器 (8)2.4 显示屏的选择 (9)2.4.1 LED显示屏 (9)2.4.2 LCD显示屏 (9)2.5 单片机的选择 (9)2.5.1 凌阳单片机 (10)2.5.2 MCS-51系列单片机 (10)第3章系统的硬件设计 (12)3.1 单片机最小系统的设计 (12)3.1.1 单片机最小系统定义 (12)3.1.2 单片机最小系统组成 (12)3.1.3 单片机最小系统电路图 (12)3.2温度传感电路设计 (13)3.2.1 DS18B20的特点 (13)3.2.2 DS18B20的结构 (14)3.2.3 DS18B20与单片机的连接方法 (14)3.3 温度控制电路的设计 (16)3.4 报警电路的设计 (17)3.5 键盘电路的设计 (18)3.6 显示电路的设计 (19)3.7 单片机与上位机接口设计 (21)第4章系统软件设计 (22)4.1 系统主程序设计 (22)4.2 中断服务程序设计 (22)4.3初始化程序设计 (24)4.4 测温程序设计 (24)4.5 串口通信程序设计 (26)4.6 上位机软件设计 (28)第5章振动筛温度预警系统的安装 (29)5.1安装方案选择 (29)5.1.1 红外测温 (29)5.1.2 嵌入安装传感器 (29)5.1.3 吸附安装传感器 (29)5.2 传感器的安装 (30)5.3 抗干扰设计 (30)第6章仿真调试 (31)6.1 硬件调试 (31)6.2 软件调试 (31)6.3 软硬联调 (32)总结 (34)参考文献 (35)致谢 (36)摘要此次设计针对振动筛轴承的温度监测展开了一系列的分析，并制定出一个安全可行的振动筛轴承温度预警系统。
基于C8051F350型单片机的振动信号采集系统
基于C8051F350型单片机的振动信号采集系统
张学飞;蒋益兴;李健
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2009(000)010
【摘要】对一种在线监控振动信号采集装置进行了设计,建立了基于C8051F350型单片机的振动测量系统的结构,并对信号采集系统中CPU模块、采集模块、显示模块、通讯模块进行了分析.通过MATLAB对傅里叶变换(FFT)进行设计,对一些模拟信号进行了实测分析,实现了高精度模拟数据采集,可用于振动信号和各种电压信号的采集.该振动信号采集系统具有功能强大、成本低廉、高精度采集等优点.【总页数】3页(P52-53,57)
【作者】张学飞;蒋益兴;李健
【作者单位】江苏工业学院机械与能源工程学院,江苏常州,213016;江苏工业学院机械与能源工程学院,江苏常州,213016;江苏工业学院机械与能源工程学院,江苏常州,213016
【正文语种】中文
【中图分类】TN79
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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：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 (I)1 前言 (1)2 振动检测原理 (2)2.1 振动分类 (2)2.2 振动检测原理 (2)2.3 振动传感器的分类 (2)3 系统设计 (5)3.1 整体系统设计 (5)3.2 方案设计 (5)3.2.1 数据采集模块 (5)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 (10)4.3 显示电路 (11)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 (24)6.2 整体系统测试 (24)6.3 测试结果分析 (25)6.4 结论 (25)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围宽（0～10 kHZ），线性工作围大、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围宽、动态围大、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，在试件的弹性变化围，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；测量角度的围是0~180°，且在0~100°围；测量误差小于±0.45°分辨力达0.1°；测量围和输出零点均可调节；电源电压围为+4.5~+5.5V；电源电流为10mA；工作温度围是-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。