TMS320VC5402在加速度式波浪傳感器中的應(yīng)用

1 引言
海浪觀測是海洋調(diào)查的一項(xiàng)重要內(nèi)容，采用裝有加速度式波浪傳感器的波浪浮標(biāo)是一種有效的海浪測量方式。當(dāng)裝有波浪傳感器的浮標(biāo)隨波面起伏運(yùn)動時(shí)，浮標(biāo)內(nèi)傳感器輸出反映波面升沉加速度變化的信號，對其進(jìn)行二次積分處理，即可得到與波面起伏高度變化成比例的信號，再對此信號進(jìn)行處理，得到波高及波周期數(shù)據(jù)。加速度信號積分采用模擬積分電路，也可采用數(shù)值積分方式。通常波浪周期為2～30 s，模擬積分電路采用積分電容值則較大，這使得傳感器體積比較大，而且模擬線路易受外界溫度、濕度等因素影響，不便于調(diào)試，而采用數(shù)值積分方式則能有效克服這些問題。
數(shù)值積分要進(jìn)行大量乘加運(yùn)算，DSP是一種適用于數(shù)字信號處理運(yùn)算的微處理器，可用于實(shí)現(xiàn)各種實(shí)時(shí)快速的數(shù)字信號處理算法。TMS320C54x系列 DSP是TI公司為實(shí)現(xiàn)低功耗、高速實(shí)時(shí)信號處理而設(shè)計(jì)的16位定點(diǎn)數(shù)字信號處理器，具有高度的操作靈活性和運(yùn)行速度，適用于嵌入式應(yīng)用需要。因此，該設(shè)計(jì)選用TMS30VC5402型DSP作為數(shù)據(jù)處理器。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
圖1為加速度式波浪傳感器的系統(tǒng)組成框圖，該框圖包括加速度傳感器、抗混疊濾波器、A／D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器、通訊接口、電源系統(tǒng)等部分。

加速度傳感器是波浪傳感器的核心部件，這里選用Freescale半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的MMA1260EG型加速度傳感器。該器件是一款低成本、小尺寸、硅電容式微機(jī)械加速度傳感器，采用信號調(diào)理、溫度補(bǔ)償和自檢等技術(shù)。該器件已進(jìn)行零g補(bǔ)償和雙極低通濾波等處理，從而簡化了外嗣電路設(shè)計(jì)。MMA1260EG 的工作電壓為5 V，測量范圍為Z軸±1．5 g，靈敏度為1 200 mV／g。圖2為MMA1260EG的應(yīng)用電路。

常規(guī)波浪周期在2～30 s范圍內(nèi)，在A/D轉(zhuǎn)換器采集間連接一低通濾波器作為抗混疊濾波器，以去除高頻信號干擾。A／D轉(zhuǎn)換器選用TI公司的TLV2544。TLV2544是一款高性能、低功耗、高速、12位4通道串行CMOS A／D轉(zhuǎn)換器，采用單電源工作，電壓范圍為2．7～5．5 V。該器件可為用戶提供3個(gè)輸入端和1個(gè)三態(tài)輸出端的串行端口，為微處理器SPI串行端口提供方便的4線接口。