随著(zhe)工業自動化(huà)水(shuǐ)平的(de)不斷發展，産品質量監測、控制手段已經成爲保證産品質量标準的(de)不可(kě)缺少的(de)一環。許多(duō)對(duì)裝配有較高(gāo)要求的(de)産品，在運輸過程中也(yě)同樣對(duì)受到的(de)沖擊有極限要求。
受到超過極限的(de)沖擊将給産品帶來(lái)傷害，爲企業帶來(lái)不必要的(de)損失。爲監測運輸過程，目前通(tōng)常的(de)做(zuò)法是随産品一起安裝沖擊記錄儀。
當前，國内普遍使用(yòng)的(de)沖擊記錄儀都是機械式沖擊記錄儀，其内部構造像一台照(zhào)相機，有上下(xià)兩個(gè)紙帶卷筒，将記錄紙帶放入上紙筒，紙帶的(de)始端插入下(xià)紙筒。在紙帶上方有一個(gè)固定記
錄筆的(de)金屬橫梁，橫梁上裝有3隻記錄筆，分(fēn)别記錄X、Y、Z 3條軸線方向的(de)沖擊力。這(zhè)種機械式沖擊記錄儀的(de)缺點主要體現在以下(xià)幾個(gè)方面：
機械式沖擊記錄，記錄紙長(cháng)度有限可(kě)記錄的(de)沖擊數據也(yě)就有限，沒有時(shí)間日期标志，隻有時(shí)間坐(zuò)标；記錄沖擊範圍隻有±5g，達不到标準較高(gāo)的(de)單位（如國家電力公司）±10g的(de)要求；爲
達到三維檢測的(de)要求，同時(shí)要安裝三台才可(kě)以，且安裝及讀取都不便；機械式沖擊記錄儀使用(yòng)壓感式記錄紙，一方面國内很少能買到這(zhè)種紙，另一方面記錄紙在潮濕的(de)季節或地區(qū)使用(yòng)時(shí)經
常出現卡紙、受潮等現象，從而造成丢失記錄數據的(de)嚴重問題；在運 輸時(shí)有時(shí)因運 輸方式的(de)不同如海洋運輸時(shí)振動幅度過大(dà)、振動次數過多(duō)、同時(shí)還(hái)需要經曆鐵路、公路不同的(de)運輸方式
才能到達安裝現場(chǎng)等因素，經常出現記錄紙不夠長(cháng)，未到目的(de)地而記錄紙已用(yòng)完，丢失了(le)很多(duō)重要數據。
随著(zhe)微電子技術的(de)迅速發展，特别是電子加速度傳感器技術和(hé)單片機技術的(de)迅猛提高(gāo)，電子智能型沖擊記錄儀應運而生，爲高(gāo)精密産品的(de)運輸提供可(kě)靠的(de)保障，給智能貨車技術的(de)發展。
沖擊記錄儀的(de)總體設計方案
本文設計的(de)是一種基于電子加速度傳感器的(de)沖擊記錄儀，它的(de)組成原理(lǐ)圖如圖1所示，包括MPS430單片機及開發闆、數據存儲單元、實時(shí)鐘(zhōng)單元、看門狗單元、加速度傳感器、信号放大(dà)與
濾波單元、A/D轉換單元以及PC機通(tōng)訊接口、電源接口、液晶顯示屏接口及單片機ISP（在系統編程）接口等部分(fēn)。
該沖擊記錄儀在設計和(hé)實現過程中，主要解決以下(xià)幾個(gè)主要問題：加速度傳感器的(de)選擇、低功耗芯片的(de)選擇、主闆電路的(de)設計。
加速度傳感器的(de)選擇
加速度傳感器是一種能夠測量加速力的(de)電子設備，加速力就是當物(wù)體在加速過程中作用(yòng)在物(wù)體上的(de)力，加速力可(kě)以是常量，也(yě)可(kě)以是變量。加速度傳感器基本的(de)原理(lǐ)就是由于加速度産生某
個(gè)介質産生變形，通(tōng)過測量其變形量并用(yòng)相關電路轉化(huà)成電壓輸出。
随著(zhe)微電子科技的(de)飛(fēi)速發展，低成本、高(gāo)性能的(de)電子加速度傳感器得(de)以面世。電子加速度傳感器常分(fēn)爲三種：壓電式、容感式、熱(rè)感式。壓電式加速度傳感器運用(yòng)的(de)是壓電效應，在其内部
有一個(gè)剛體支撐的(de)質量塊，有運動的(de)情況下(xià)質量塊會産生壓力，剛體産生應變，把加速度轉變成電信号輸出。容感式加速度傳感器内部也(yě)存在一個(gè)質量塊，從單個(gè)單元來(lái)看，它是标準的(de)平
闆電容器，加速度的(de)變化(huà)帶動活動質量塊的(de)移動從而改變平闆電容兩極的(de)間距和(hé)正對(duì)面積，通(tōng)過測量電容變化(huà)量來(lái)計算(suàn)加速度。而熱(rè)感式加速度傳感器内部沒有任何質量塊，它的(de)中央有一
個(gè)加熱(rè)體，周邊是溫度傳感器，裏面是密閉的(de)氣腔，工作時(shí)在加熱(rè)體的(de)作用(yòng)下(xià)，氣體在内部形成一個(gè)熱(rè)氣團，熱(rè)氣團的(de)比重和(hé)周圍的(de)冷(lěng)氣是有差異的(de)，通(tōng)過慣性熱(rè)氣團的(de)移動形成的(de)熱(rè)場(chǎng)變
化(huà)讓感應器感應到加速度值。由于壓電式加速度傳感器内部有剛體支撐的(de)存在，通(tōng)常情況下(xià)，壓電式加速度傳感器隻能感應到“動”加速度，而不能感應到“靜态”加速度，也(yě)就是我們所
說的(de)重力加速度。而容感式和(hé)熱(rè)感式既能感應“動”加速度，又能感應“靜态”加速度。
由于沒有任何移動部件，而且采用(yòng)了(le)微機械加工技術，熱(rè)感式加速度傳感器的(de)研發過程中解決了(le)很多(duō)加工上的(de)難題。生産成本低，抗沖擊能力強，而且可(kě)靠性好，失效率低于10ppm。
熱(rè)感式加速度傳感器體積小，低功耗，工作電流應在2mA以下(xià)，主芯片接口具備标準的(de)數字接口模式。可(kě)以提供兩個(gè)方向的(de)加速度值，采用(yòng)兩片即可(kě)實現三維加速度值測量。經過全面比較，
本項目确定采用(yòng)熱(rè)感式加速度傳感器，作爲設計基礎。
低功耗芯片的(de)選擇
機械式沖擊記錄儀特有的(de)優勢在于不發生沖擊時(shí)就不工作，每振動一次， 才工作一次。而便攜式沖擊記錄儀使用(yòng)電池供電，不管是否發生沖擊，都在時(shí)刻工作，因此電子元件的(de)功耗就成爲
影(yǐng)響電子沖擊記錄儀的(de)工作時(shí)間的(de)主要問題。
單片機作爲電路的(de)核心部分(fēn)，對(duì)整機性能有重要的(de)影(yǐng)響。經過比較研究，美(měi)國TI公司MSP430，一種采用(yòng)了(le)最新低功耗技術新型的(de)單片機，被認爲适合沖擊記錄儀的(de)工作使用(yòng)。MSP430工作
在1.8～3.6V電壓下(xià)，有正常工作模式（AM）和(hé)4種低功耗工作模式（LPM1、LPM2、LPM3、LPM4），在電源電壓爲3V時(shí)，各種模式的(de)工作電流分(fēn)别爲 AM：340uA、LPM1：70uA、LPM2：
17uA、LPM3：2uA、LPM4：0.1uA。單片機可(kě)以方便的(de)在各種工作模式之間切換，特别适合在電池供電、便攜式設備中的(de)應用(yòng)。MSP430也(yě)具有非常高(gāo)的(de)集成度，單片集成了(le)多(duō)通(tōng)道12bit的(de)
A/D轉換、片内精密比較器、多(duō)個(gè)具有PWM功能的(de)定時(shí)器、斜邊A/D轉換、片内USART、看門狗定時(shí)器、片内數控振蕩器（DCO）、大(dà)量的(de)I/O端口。MSP430有大(dà)容量的(de)片内存儲器，有ROM（C型）、
OTP（P型）、EPROM（E型）、Flash Memory(F型)4種型号。