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基于ARM和CPLD的振动信号采集系统设计
摘要：振动信号的采集对于多种工业设备的维保及其他领域具有重要的意义。本文设计了一种基于ARM和CPLD的振动信号采集系统。该系统采用ARM作为主控芯片，CPLD作为数据处理和存储芯片。该系统可以快速、准确地采集振动信号，并将数据存储在SD卡上。对于振动信号的分析，本文结合实际情况，提出了一种改进的小波分析方法，通过实验验证了该方法的有效性。
关键词：振动信号；ARM；CPLD；小波分析
一、引言
振动信号采集是工业设备维保及其他领域的关键技术之一。振动信号能够反映设备的运行状态，及时采集和分析振动信号，对于保障设备的安全运行具有重要的意义。本文设计了一种基于ARM和CPLD的振动信号采集系统。
二、系统硬件设计
1、系统框图
系统框图如下图所示：
[图片]
如图所示，系统采用ARM作为主控芯片，CPLD作为数据处理和存储芯片，为了方便用户在室内操作，系统还配置了触摸液晶屏和SD卡。此外，系统还配置了振动传感器和采集电路。
2、系统组成
2.1主控芯片
系统采用NXP公司的Cortex-M3内核的LPC1768芯片。该芯片具有高性能、低功耗和高可靠性等优点。
2.2数据处理和存储芯片
本系统采用Altera公司的EP2C5T144C8芯片，该芯片具有丰富的资源和强大的逻辑功能，能够满足本系统数据处理和存储的需求。
2.3触摸液晶屏
系统采用3.5英寸TFT触摸液晶屏，可直观地显示采集到的振动信号和相关分析结果。
2.4SD卡
系统配置了SD卡，可将采集的振动信号数据存储到SD卡中，实现采集数据的长期保存。
2.5振动传感器和采集电路
系统采用MEMS型加速度传感器，该传感器具有高度灵敏度和快速响应的特点，采集电路使用差分放大器和低通滤波器进行前置处理，保证采集信号的质量。
三、系统软件设计
1、主控芯片程序设计
主控芯片程序设计主要涉及系统初始化、传感器采样、数据存储和界面显示等方面。其中，传感器采样采用定时器定时中断的方式，保证采集精度和稳定性。
2、CPLD程序设计
本系统CPLD程序主要涉及数据处理和存储，为了提高数据处理和存储的效率，本系统采用了FIFO缓存技术，数据采集会优先存储到FIFO缓存区中，当FIFO缓存区满时再将数据存储到SD卡中。
3、小波分析方法
小波分析是一种有效的信号处理方法，可以对非平稳信号进行分析和处理。本文结合实际情况，提出了一种改进的小波分析方法。该方法首先建立小波函数库，通过对采集数据进行小波变换，得到该信号的频率分布，进而对信号进行分析和处理。
四、实验测试和结果分析
为了验证该系统的采集效果和小波分析方法的有效性，本文进行了实验测试。实验结果表明，本系统采集效果良好，数据稳定，同时，小波分析方法能够对振动信号进行有效的分析和处理。
五、总结
本文设计了一种基于ARM和CPLD的振动信号采集系统。该系统采用ARM作为主控芯片，CPLD作为数据处理和存储芯片。该系统可以快速、准确地采集振动信号，并将数据存储在SD卡上。对于振动信号的分析，本文结合实际情况，提出了一种改进的小波分析方法，通过实验验证了该方法的有效性。