智能加速度传感器的设计

、温度寄存器、零点温度补偿寄存器、输出基准寄存器、增益温度补偿寄存器等。这些寄存器中的值通过D/A转换器变成模拟量叠加在调理电路中，从而改善了传感器特性。

2.4 串行接口电路

串行口是智能传感器与上位机或者其它设备交换信息的通道[2]。系统采用MAX202E芯片实现接口电路的设计，如图3所示。MAX202E为RS-232两路发送，两路接收，单一的+5V供电，传输率高达120kb/s，并且具有较强的抗干扰性。芯片内部自带电压转换装置，+5～±10V电压转换由双路冲放电电压变换器实现。首先，冲放电电压变换器通过电容C1将+5V电压转换为+10V电压，并将+10V电压储存在V+的输出滤波电容C3中，然后通过电容C2将+10V转换为-10V，并将-10V电压V-的输出滤波电容C4中。在芯片闲置时，V+通过内部1kΩ下拉电阻连接到Vcc上，V-通过上拉电阻链接到GND上。

2.5 其它电路部分

其它电路主要有键盘电路、显示电路、语言输出电路和打印机接口电路等。单片机系统采用8279作为键盘、显示器接口，用硬件完成键盘与显示器扫描。键盘电路由0～9十个数字键和时钟设定键、确认键、开始键、停止键等五个功能键组成，具有设定采样周期、采样频率、启动采样、停止采样、显示控制等功能。其中采样频率系统默认值设定为150Hz。显示部分主要由8位LED数码管构成，具有实时显示加速度数值和系统故障部位的功能。语音报警电路采用ISD公司的ISD1200系列中的20秒单片语音录放芯片。它集语音处理和存储于一体，具有掉电信息保存，手动和单片机控制均可等特点，使用十分方便。

3 抗干扰措施

智能加速度传感器与其它类型的计算机系统相比，工作环境更为恶劣，往往噪声较大，振动剧烈。而抗干扰性作为智能加速度传感器的一个重要方面，直接影响到传感器的测量精度和运行稳定性。系统除采用信号调理电路外，还采用数字滤波技术以提高测量精度，硬件看门狗和软件陷阱技术来提高工作稳定性。

3.1 数字滤波

高斯白噪声和脉冲型噪声的干扰是系统产生随机误差的根源。系统采用中值滤波法，它计算简单，速度快，可以有效地去除脉冲噪声和寄生振荡，并且能够较好地保留信号的斜坡和跳变部分。中值滤波的基本原理是把数字序列中一点的值用该点的一个邻域内各点值的中值来代替。设一组测量值x1，x2，…，xn，把这n个数按值大小排序：xi1≤xi2≤… ≤xin ，则此序列的中值为

y = Med (x1，x2，…，xn)

= xi((n+1)/2) n为奇数

[xi(n/2)+xi(n/2+1)]/2 n为偶数

3.2 软件陷阱与硬件看门狗

在程序存储区中每隔一段区域放置一个软件陷阱，能够将跑飞的程序纳入正确的系统运行轨道。由于软件陷阱都安排在正常程序执行不到的区域，如程序区、表格、未使用的ROM区、未使用的中断向量区等，故不会影响程序的执行效率[3]。

系统采用看门狗电路Max813作为程序运行监控器。在程序设计时，设定执行程序中全部任务的时间比看门狗延时周期短，并且对于每项任务设置一个标志，使看门狗对多项任务进行监视，只有当全部标志置位，也就是在程序跑飞或进入死循环造成系统失效时，将由看门狗发出一个复位信号，使系统能尽快复位并恢复正常工作。

4 软件设计

系统本身为一实时测试系统，程序设计力求简单可靠，在测量周期内进行计算和处理;其次是灵活性和通用性，要求程序本身既能满足目前应用，又要考虑系统扩充和改进。程序使用汇编语言，采用模块化结构，主要包括主控模块、人机对话功能模块、自诊断模块、通讯模块、显示模块和数据采集模块等。其中主控程序主要是完成各项功能调度;人机对话功能模块负责系统初始参数(采样周期、采样频率等)的设定，通讯模块采用中断方式与上位机进行信息交换;显示模块显示故障位置和测试数值;数据采集模块根据采样频率的设置采用中断方式对A/D数据进行采集;自诊断模块对外部环境条件引起的工作不可靠和传感器内部故障造成的性能下降给出诊断信号。

5 结论

与传统相同型号的传感器作对比测试试验，传统加速度传感器的电压分辨率为0.3mV/g，智能加速度传感器的电压与电荷分辨率为0.28mV/g。可以看出，该传感器具有测量精度高，价格较低，灵活可靠的特点。它克服了传统加速度传感度低，元器件精度要求较高，测试系统复杂昂贵，应用范围具有局限性的缺陷。目前，已经在车辆振动行车测器测量精试系统中得到了成功运用。