1 振動測量原理

通過激振使懸臂梁產生受迫振動，其振動信號可通過傳感器轉換為電信號，經放大器將該弱信號放大至0～5 V，再經A／D轉換器，將該模擬信號轉換成數字信號，進入單片機進行轉換處理，處理的結果送七段數碼顯示對應頻率的加速度值。

振動系統的測量原理如圖1所示，由信號發生器向激振器提供周期性電壓信號，使激振器產生周期性策動力，對彈性梁激振，這樣彈性梁產生受迫振動，由壓電式加速度傳感器將振動的加速度信號轉換為電信號。

2 硬件接口設計

(1)硬件系統框圖

硬件系統框圖如圖2所示。

(2)加速度傳感器的選擇

根據實驗數據的要求，采用GIA型壓電式加速度傳感器。

測量范圍0.1g～25g，頻率范圍0.5～500 Hz。

(3)放大器電路

放大器電路如圖3所示。

其中，C1和R1構成高通濾波器，硝除直流成分及溫度漂移產生的影響，A為比例放大器，放大倍數由R2和R3確定，R4和C2為濾去高頻雜音之用。

(4)模數轉換電路

模數轉換電路如圖4所示。

選用ADC0809完成此項功能，圖中8031的P2.7～P2.5經74LS138進行全譯碼，由于用Y7參與ADC0809端口地址的確定，所以與8031的讀／寫信號經或非門進行組合，確定ADC0809的地址為FFFFH。

(5)靜態顯示接口電路

靜態顯示接口電路如圖5所示。

3 軟件部分

根據硬件連線情況，對A／D轉換部分采用中斷的方法，根據實驗測得的結果確立數據表格，對采樣數據的處理采用查表的方法，對顯示部分的處理采用串行輸出靜態顯示的方案。

主控程序流程如圖6所示，查表顯示程序框圖如圖7所示。

4 結語

懸臂梁受迫振動自動控制系統，結構簡單，控制方便，提高了實驗效率，有效地克服了視覺誤差，如能應用于實驗教學，對于深入研究振動規律，能起到很好的輔助作用。