导言
因为加速度传感器及电荷放大器的衔接线缆的间隔约束，选用会集的数据收集和处理体系在空间间隔较远的场合很难完结，其牢靠性和抗干扰问题很难处理。常选用分布式检测办法：即设置多个数据收集站点，每个站点选用一套独自的数据收集和处理体系，经过网络通讯将各站点彼此连结起来，然后由一台体系机进行会集数据处理，提取相关特征信息。
C8051F020单片机功用特色
CYGNAL的C8051F020是集成模仿、数字信号的混合信号体系级SOC（System On Chip）单片机，与现在常用的51系列单片机指令集彻底兼容。选用100脚TQFP封装，体积小，运算速度快。它选用CYGNAL公司的专利CIP-5l微处理器内核。CIP-5l在进步805l速度上采取了新的途径，即设法在坚持 CISC结构及指令体系不变的状况下，对指令运转实施流水作业。在这种办法中，废除了机器周期的概念，指令以时钟周期为运转单位。均匀每个时钟能够履行完 l条单周期指令，然后大大进步了指令运转速度。
与805l比较，C8051F020在相一起钟下单周期指令运转速度为本来的12倍，整个指令集均匀运转速度为本来805l的9.5倍，使CYGNAL单片机系列进入了8位高速单片机队伍。一起，C805lF020单片机连续了C805lF系列特有的优先权数字交叉开关装备技能。这项技能的中心便是以硬件办法为内部的数字资源装备端口I/O引脚。与规范复用数字I/O不同，这种结构可支撑更多的功用组合。PCA、比较器、定时器等按优先等级分配到所挑选端口上。运用者也能够只为所用到的数字资源分配I/O引脚。任何未装备运用的端口I/O被组合在一起，作为GPIO。
MXA2500GL加速度传感器的功用特色
MXA2500GL 是MEMSIC公司专利技能出产的双轴式肯定模仿输出加速度传感器。它依据热对流原理在两个轴线都能够进行动态加速度（例如振荡）和静态加速度（例如重力加速度）的丈量，因而广泛运用于轿车稳定性操控、安全性操控、挨近角操控、血压监视器、电子罗盘歪斜校对、数码相机、电梯等范畴。与一般压电式加速度传感器不同的是，MXA2500GL实践是依照规范CMOS工艺制作的单片集成电路，它的输出是0.1～4.9V（5V电源的状况）的电压信号，无需电荷放大器就能够直接与A/D卡相连，因而会使整个测验体系不只结构紧凑，而且抗干扰性十分强。
根本作业原理是：在硅片中心的空腔中悬挂一个气体热源，一起在热源的4个对角（即2个轴线方向）处，均匀放置铝/多晶硅温差电堆（热电偶）。当加速度为零时，热源的温度梯度是对称的，所以4个温差电堆的温度相同，因而这2个轴线方向输出相同的电压。而任何方向的加速度都会打乱这种平衡的温度办法，使热源的温度梯度不对称。依据热传导的自在对流原理，4个温差电堆的温度及其输出信号—电压都是不同的。可是这些电压信号与加速度是成份额改动的。这样经过丈量电压就能够确认加速度的值。在传感器上有两个相同加速度信号通道，一个丈量X方向，另一个丈量Y方向。图1给出了它的根本结构。
图1 MXA2500GL加速度传感器的结构图
分布式检测体系的硬件架构
体系以C8051F020单片机为从机，PC为主机。因为单片机体积小、功用强、价格低廉，因而性价比十分高。现在干流的PC有2个规范的RS-232串行口，选用的是EIA电平，而C8051F020单片机的TX引脚（发送数据）、RX引脚（接纳数据）运用的是TTL电平，两者之间进行牢靠通讯有必要要用电平转化芯片，体系选用MAX232/MAX485芯片。为了完结资源共享，使命分管的方针，在分布式计算机体系中要害便是保证主机和各从机之间数据通讯的精确牢靠。
因为PC机自身并不具有多机通讯功用，所以现在遍及选用的通讯办法有两种：一种是运用“桥梁”硬件—多机通讯卡。通讯卡一般有两种办法，运用最广的是以51单片机为中心，结合8255、6116、2716等芯片构成的通讯卡。该卡能够插在PC的扩展槽中，各从机与通讯卡中单片机进行串行通讯，而PC经过8255芯片与卡上的单片机进行并行通讯。别的一种通讯卡只是由单片机构成（也便是献身一个单片机做通讯中转），从机与通讯卡及PC与通讯卡之间都是串行通讯;另一种办法是在PC的串口上软件模仿51系列单片机串口可编程第9位数据功用完结多机通讯，体系选用的是后一种办法。别的因为远间隔传输，体系中运用了MAX485芯片，一起还运用了光电阻隔来进步体系的抗干扰才能。图2给出了全体硬件架构。
图2 分布式检测体系的硬件架构
多机通讯协议
C8051F020 单片机具有适于多机通讯的特别功用，即办法2（3）。在这2个办法里，接纳的第9位进入RB8，然后为中止位。串行口可程控为：当接纳到中止位，只有当 RB8=1时才发生串行口中止。这个特性可由置位SCON中的SM2操控。多机通讯中运用这种特性的办法是：当主机要发送一个数据块给几个从机之一时，它先发送一个方针从机的地址字节，地址字节第9位为1而数据字节第9位为0。当SM2=1时，数据字节不会中止任何从机，但是，地址字节会中止一切从机，这样每一个从机可查看接纳到的地址，看是否为寻址自己。被寻址的从机将SM2位清0，预备接纳传送过来的数据字节，没被寻址的从机坚持SM2为置位状况，持续处理其它作业。C8051F020单片机办法3下的信息桢格局见图3。
图3 C8051F020单片机在办法3下的信息桢格局
PC机的异步串行通讯口是选用通用异步接纳发送器（简称UART）为中心构成的。UART的产品型号许多，大多选用Ins8250芯片。对UART的编程实践上是对其内部寄存器的操作。UART内部寄存器共有10个。编程时首先要确认串行通讯的数据格局，这是经过将选定的数据格局参数写入到线路操控寄存器LCR来完结的，接下来需要将波特率因子写入到波特率因子寄存器来确认两边传输波特率，再经过读线路状况寄存器LSR来判别芯片是否安排妥当或有错等。通讯线路操控寄存器LCR的格局如图4所示。
图4 通讯线路操控寄存器LCR
经过将参数字节写入到线路操控寄存器，能够将UART编程为这样的串行通讯数据格局：1位开始位，8位数据位，1位奇偶校验位，1位中止位，1帧共11位。已然能够在PC机上完结1帧11位的数据格局，而且改动线路操控寄存器的D5、D4、D3位的值能将奇偶位设定为“恒1”或“恒0”，则若在发送地址帧时将奇偶位设定为“恒1”，在发送数据位时将奇偶位设定为“恒0”，便能够在PC机上模仿51系列单片机的多机通讯持点，然后直接运用这种特色完结它们之间的主从分布式多机通讯。
主机和从机遵从主从准则，主机用呼叫办法挑选从机，数据在主机和从机之间双向传递，各从机之间的彼此通讯需经过主机作为中介。主从机之间还应传送一些供它们辨认的指令和状况字，如以00H表明主机发送从机接纳指令，以01H表明从机发送主机接纳指令等。
PC主机通讯程序的完结办法
对 PC机UART的编程是主机通讯程序的中心。一般能够经过两种办法完结对UART的操作。一种是直接拜访底层地址完结对LCR、LSR、波特率因子寄存器的操作，这种办法只适用于Windows9X.在WindowsNT环境下体系制止用户程序直接拜访硬件和物理地址，因而该办法不可取。详细进程是经过调用规范通讯函数inp（）、outp（）完结的。另一种办法是经过通讯控件或WindowsAPI函数直接对LCR、LSR、波特率因子寄存器进行相关操作。因而本体系也运用MSComm控件，而WindowsAPI函数更适合在多现程范畴运用。
结束语
实践证明根据C8051F020单片机与MXA2500GL传感器的振荡信号分布式检测体系功用牢靠，大大的节省了本钱，因而该体系在轿车整车及零部件的测验与确诊进程极具推行价值。
