MSCl210在微位移傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用

3 MSC1210數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計
對MSC1210 ADC的各個控制字的設(shè)置將會極大地影響傳感器的最終分辨率和穩(wěn)定性。例如，輸入緩沖器使用與否、可編程放大器增益的選擇、調(diào)制器時鐘速度選擇(決定模擬采樣率以及濾波器型號的選擇)等，這些參數(shù)的設(shè)定都不是一次完成的，有些要經(jīng)過反復(fù)的組合、嘗試，最終得到滿意的結(jié)果。為了避免每次修改程序后必須重新下載到FLASH程序存儲器中，MSC1210在工作之前的ADC的初始化工作由PC機完全控制。首先，PC機將各種必要的控制信息通過串口傳給MSC1210，MSC1210根據(jù)這些信息進行ADC的初始化工作。具體地說就是，PC機向MSC1210發(fā)送6個字節(jié)，這6個字節(jié)中包含了濾波器型號、ACLK、ADCON2和ADCON3寄存器中的抽樣值、修改模擬輸入信道后的延時值、必須拋棄的數(shù)據(jù)輸出周期數(shù)和可編程放大器的增益。然后，MSC1210啟動ADC的初始化工作。進入正常工作狀態(tài)后，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前數(shù)據(jù)輸出周期數(shù)已大于預(yù)先設(shè)置的必須拋棄的數(shù)據(jù)輸出周期數(shù)，MSC1210就認(rèn)為這個輸出數(shù)據(jù)及其以后的輸出數(shù)據(jù)都是有效的了，但它并不立刻將數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機，而是要馬上修改模擬輸入通道，然后再使前一輸入通道的輸出是無效的，緊接著進入下一個數(shù)據(jù)輸出周期。MSCl210的工作流程可簡單用圖4表示。PC機除對MSC1210 ADC的初始化控制外，主要負(fù)責(zé)將MSCl210通過RS 232串口發(fā)送上來的數(shù)據(jù)用可視化的圖形實時地顯示在窗口適當(dāng)位置。每次MSC1210向PC機發(fā)送4個字節(jié)。這4個字節(jié)是如下定義的：第1個字節(jié)表示傳感器的通道號，0表示AIN0與AIN1差分輸入，即X維的信息；1表示AIN2與AIN3差分輸入，即Y維的信息。后三個字節(jié)是輸出數(shù)據(jù)的24位二進制表示，是MSC1210 ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果。當(dāng)PC機處理進程檢測到輸入緩沖區(qū)滿4個字節(jié)后，讀取緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，同時清空輸入緩沖區(qū)。根據(jù)第1個字節(jié)識別通道后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電壓值后顯示到相應(yīng)位置(單位：mV)，并且在窗口中開辟兩塊圖形顯示區(qū)域，分別實時顯示X軸和y軸的信號變化情況。為了更好地觀測到信號的微小變化，進程提供了圖形的放大顯示功能。為了方便，放大倍數(shù)可選為12.5倍和125倍。

4 實驗結(jié)果
經(jīng)過反復(fù)試驗，結(jié)合實際的要求，最終把微位移傳感器的數(shù)據(jù)輸出率定位在10 Hz，分辨率高達15位，具有很高的穩(wěn)定性，取得了良好效果。相關(guān)參數(shù)選擇如下：MSC1210的濾波器型號為sinc3，ACLK為1，ADCON2和ADCON3寄存器中的抽樣值設(shè)為1 080，將模擬輸入緩沖關(guān)閉，模擬輸入通道改變后拋棄3個數(shù)據(jù)輸出周期，采用偏移和增益內(nèi)部自校正。圖5就是微位移傳感器在工作時的數(shù)據(jù)輸出的圖形顯示，兩條曲線分別表示其在X軸和Y軸上的受力情況。根據(jù)力信息可以方便地計算出位移信息。

在中科院合肥智能所機器人傳感器實驗室多維力傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用MSC1210的優(yōu)勢研制成功的微位移傳感器，具有體積小、分辨率高、穩(wěn)定性能好等優(yōu)點。MSC1210單片機是功能強大的數(shù)據(jù)采集芯片，可以廣泛應(yīng)用于儀器儀表、測控和導(dǎo)航等領(lǐng)域。