导言
在机械结构的振荡过程中，许多弱小信号包含机械运动的丰厚特征信息，如毛病特征信息等，有必要提取出来加以剖析。在弱小信号提取过程中，有时信号十分弱小，极易遭到外界的搅扰而吞没于强噪声之中，有时被测信号振幅改变规模又很大，会绐信号收集带来很大困难。扩大电路自身的噪声功用和频率特性也将影响信号的提取精度。对振荡信号的收集及处理，通常是用一般的数据收集体系去收集，然后用数字信号处理的办法来提取数据的特征信息。可是，一些因为收集体系的缺乏对信息形成的丢失，是后期的数字信号处理无法补偿的。振荡信号的检测是机械体系状况检测和前期毛病诊断的要害，机械体系前期毛病引起的反常振荡信号有时很弱小，而且继续时刻短、信噪比低，简单吞没于背景噪声中。
丈量的办法、可丈量的品种和规模应不断拓宽和更新，精确度要进步，可靠性要增强，并能够习惯各种不同的试验环境需求，一起毛病剖析需求对很多样本进行比照剖析，这就要求咱们装备可移动的大容量存储介质。针对此状况，本文首要研讨了依据ARM处理器的振荡信号的智能调度振幅数据收集电路规划和依据FatFs文件体系的SD卡的大容量存储体系规划。
1 体系功用结构
针对信息化办理程度，该体系规划成既可作为一个独立体系独自运转，又可作为功用模块无缝整合接入依据ARM的信息办理体系。该体系功用结构如图1所示。
信号调度模块：经过加速度传感器收集弱小振荡信号，从而经过信号调度电路(包含程控调度增益)送到LPC1768的A/D转化模块进行收集。
PC机通讯模块：经过USB接口与PC机通讯，可完结文件数据的添加、删去、新建等功用。
SD卡存储模块：依据FatFs文件体系的存储规划，经过SPI总线与主芯片通讯，可完结数据的任何格局(如Wav)的写入，也可对SD卡内的数据进行读取。
语音播报模块：在测验过程中实时语音提示用户当时的操作状况，语音指令预存储在SD卡内，可经过SPI总线通讯进行。
2 硬件电路规划
2.1 信号调度电路规划
信号调度电路首要包含压电式加速度传感器、电荷扩大电路、两级程控扩大电路、带通滤波电路和电压抬升电路等。
加速度传感器：把振荡信号转化为电荷信号，此处选用压电式加速度传感器，灵敏度高达1.294 pC/m·s-2，本试验首要测验频率段为1～10 kHz。
电荷扩大电路：把弱小的电荷信号扩大成电压信号。运算扩大电路挑选AD823，是双通道、精细、16 MHz带宽和高增益的扩大器;反应电容C决议了电荷转电压输出的巨细以及电荷扩大的频率响应特性，电容功用的好坏直接决议着电荷扩大器是否安稳，此处反应电容C设定为100 pF;反应电阻首要作用是按捺反应电容引起的零点漂移，由电荷扩大器的下线截止频率
可知，在C必定的状况下，要确保下限截止频率，反应电阻R有必要尽可能大，此处设定为100MΩ。
带通滤波电路：规划由低通滤波电路和高通滤波电路组合的带通滤波电路，可依据通带频率计算出电阻%&&&&&%值，本试验通带频率为1～10 kHz。
电压抬升电路：使用运放将电压抬升到1.5 V，一起添加了电位器的规划，可完结对抬升电位的灵敏调度。
2.2 信号扩大电路规划
该调度电路最杰出的特点是运用数字电位器AD5245来完结对信号的自习惯扩大，如图2所示。
数字电位器AD5245可完结与机械电位器或可变电阻相同的电子调度功用，具有增强的分辨率、固态可靠性和超卓的低温度系数功用，可经过IC兼容型数字接口操控，其调度规模可达256位。在数据收会集，主芯片LPC1768经过预采样值来判别AD5245的调度规模和调度方向，并经过I2C总线对扩大倍数进行调度。
由表1可知，AD5245有多种衔接方法。针对此试验，本文选用的衔接方法如图3所示。
这种接法扩大器的扩大倍数为Rd/R，可对扩大倍数进行256位分辨率的调度。
3 软件及算法规划
3.1 FatFs文件体系
FatFs是一个为小型嵌入式体系规划的通用FAT文件体系模块。FatFs的编写遵从ANS%&&&&&%，而且彻底与磁盘I/O层分隔。独立于硬件架构，能够被嵌入到低成本的微操控器中。其结构图如图4所示。
FatFs具有十分明晰的层次结构，应用层为用户供给一系列API函数，如f_open、f_close、f_read、f_write等，用于对文件的读写等;中间层FatFsModule为Fat协议层;最底层是用户在移植过程中需求处理的接口，包含存储前言读/写接口DiskIO和文件修正时刻所需的实时时钟。依据层次式软件规划的思维，将软件作业分为3步：SD卡的通讯完结、RTC时钟装备和FatFs的移植。
①SD卡的通讯完结。经过SPI总线体系完结SD卡与LPC1768、PC机的通讯，可完结采样数据的主动存储与经过PC机对SD卡内数据的新建、删去、修正和查找等功用。首要包含SPI形式的装备、SPI字节的读写完结、SD卡的读写完结和USB接口的装备。
②RTC时钟装备。使用LPC1768内含的RTC设备完结实时时钟功用，首要包含时钟频率的挑选SysTick_Config、RTC实时时钟的初始化RTC_Init及设定RTC_SetFullTime，为文件体系供给精确的时刻，可完结对每个存储文件的时刻符号。
③FatFs的移植。对FatFs接口函数的编写，首要包含：存储介质初始化函数disk_initialize、存储介质状况检测函数disk_status、读扇区函数disk_read、写扇区函数disk _write、存储介质操控函数disk_ioctl等。
