引言随着无铅焊接应用的普及，无铅焊点的可靠性尤为重要。
ATT在美国的H Anthony Chan认为，电子产品的失败主要来自于不良部件，设计过程和装配问题。使用电子装置时，由于芯片与基板之间的热膨胀系数不同，在环境温度（或电源循环）变化期间印刷电路板的组件和材料，焊接接头产生热应力，导致焊缝疲劳损坏;环境工作温度，焊料本身的熔点很低，随着时间的推移，这会导致明显的粘性行为和焊接接头的蠕变损坏。项目开发的测量系统主要用于移动电话领域的应用。机制造商必须保证手机的质量，因此他们对手机焊点的可靠性有更严格的要求。接接头材料的设计考虑了使用过程中机械和化学因素的影响。果材料的硬度太大，则焊点很容易从电路板上脱落。果材料不够坚硬，很容易破碎。此，有必要设计一种数据采集系统来测试手机对温度和加速度加速度的影响，从而为焊点材料的设计提供依据。
于ATMEL芯片的数据采集系统的工作原理由三部分组成：数据采集模块，数据存储模块和数据分析模块。据采集模块包括加速度传感器，湿度和温度传感器，ADC，电压调节器和辅助电路，数据存储模块由Multi Mediacard和模块完成。据分析在LabView中实现。个系统的工作原理：湿度和温度传感器收集湿度和温度信息，输出是数字信号。XY方向上使用相同的加速度传感器，由另一个传感器测量Z方向加速度。出加速度信号是模拟信号。压电路调节5V系统提供的3.6V电源电压，以满足加速度传感器的要求。ADC对模拟加速度信号执行模数转换，以获得数字加速度信号。取的数字加速度，湿度和温度信号由微控制器控制，并通过SSPI存储在MMC上。PC上，存储在MMC上的信息由读卡器读取，恒温阀芯然后使用LabView软件进行分析和显示。度和温度传感器SHT系列传感器包括湿度传感器，温度传感器，片上AD转换单元和数字逻辑单元。上AD转换单元将测量的湿度信号转换为14位数字输出，将温度信号转换为12位数字输出。字逻辑单元执行片上校准，并通过双线接口与微控制器通信。传感器的缺点是其双线接口与其他双线接口不兼容。此，为了与微控制器进行接口通信，需要额外的软件或硬件设计。种设计通过软件编程提供与微控制器的接口通信虽然速度比硬件慢，但温度和湿度的测量速度并不那么重要，本文档选择使用软件编程来执行接口通信。速度传感器X和Y轴加速度传感器芯片均使用ADXL193，z轴传感器芯片使用MMA1200D。三个方向上的传感器具有±250克相同的动态范围，8毫伏/克相同的灵敏度和400赫兹的带宽响应，不同的是，该MMA 1200D具有4阶的贝塞尔滤波器，而ADXLl93只有2阶贝塞尔滤波器。
们的输入电压为5V，输出信号为模拟信号。于输出数据是模拟信号，因此必须由ADC单元将其转换为数字信号。件电路该系统中使用的微控制器是Atmel的Atmega 128L，一个微控制器（MCU），一个高性能，高性能的8位高速处理器。工作电压为2.7~5.5V。ATmega128具有两个可编程串行USART板，一个可在主/从模式下运行的SPI串行接口，以及六个软件可选择的省电模式。
MCU可以控制LED以显示系统的运行状态。然ATMEGA128L本身具有ADC模块，传感器输出电压范围为0至5。此文章之间，Atmega128LADC模块输入信号的电压范围是仅0至3.6 V，这是不够的，因此使用外部ADC。文使用TLC3544进行模数转换，与Atmega128内部ADC转换器相比，它具有更高的精度和转换速度。常，ADC转换周期包括三个步骤：控制阶段（4个串联时钟周期），读取通道的选择以及配置寄存器中的写入。采样阶段（12个串行时钟周期），采样信号被发送到转换器。转换阶段，采样信号被转换为数字代码。制阶段完成后，采样阶段自动开始。样阶段完成后，转换将自动开始。到新命令后，将按该顺序再次执行。总共16个串行时钟周期的前两个步骤期间，先前A / D转换周期的转换结果被发送到微控制器。们使用的德州仪器TLC3544 ADC的最大采样率可以如下计算。据数据手册，转换阶段大约需要2.8μs。制和采样阶段持续16个串行时钟周期，对于Atmega128L，最小串行时钟周期等于CPU的半个时钟周期，即4 MHz。此，控制和采样阶段总共需要4μs，加上转换阶段所需的时间，AD周期大约需要7μs，理论最大采样率可达142 kS。/ s。得的实际采样频率可以如下测量。用微控制器的内部硬件计数器，CPU的每个时钟周期都会自动计数。件计数器与CPU ALU并行运行。数不会影响程序的运行。个转换周期（X，Y，Z）总共持续223个时钟周期。于处理器的时钟频率为8 MHz，因此三个转换周期持续223/8 =28μs，这给出了3 /（28×10-6）的电压=由手机电池管理电源为107 kS / s。是3.6 V;因此，在选择系统组件时，请尝试选择能够提供3.3到3.6 V功率范围的组件。是，本文档中选择的加速度传感器无法响应电压要求，需要5V的电源电压。此，需要一个电压调节器电路来调节5V至3.3V的电压。外，电池由手机供电，测量系统的功耗必须尽可能低。文使用CAT3200-5实现DC / DC转换，输出电压为5V。个系统的电压配置如图3所示。据存储由于微控制器的存储器有限，闪存为128 KB，EPROM为4 KB。种存储容量远远不能满足要求。系统的数据存储要求。MMC（MultiMediaCard）是一种经济高效且相对简单的增加闪存容量的方法。MMC的另一个优点是可以通过读卡器将其从测量系统中取出来传输到PC。MMC可以在MMC和SPI模式下工作。
统在SPI模式下使用MMC，因为微控制器具有用于数据传输的SPI接口硬件。MMC能够在3.6V下工作。RS卡的尺寸非常理想，其体积仅为16 mm×24 mm×1.4 mm。SPI模式下，仅使用1到7英尺。MMC内的闪存基于扇区512B。MMC有自己的内部数据控制器，可执行外部命令。访问MM C内存，有两个常用命令：read_block和write_block。MMC没有集群或头部;他的部门从头开始，到最后结束。
如，MMC 512 MB的最高扇区号是1048575软件串行外围串行接口SSPI一般SPI包括三条线，串行时钟（SLCK），主数据线输入/输出（MISO ）和主数据线输出/输入（MOSI）。设备和从设备之间的数据交换通过这三行数据进行。文档中使用的串行软件接口添加了一条数据线，如图4所示。文包含两个从机，ADC和MMC，Master是微控制器。过使用SSPI，可以在将数据传输到MMC时获取数据，从而实现采集频率设置为2 kHz的连续数据采集。SPI无法连续数据采集。了实现连续数据采集，需要额外的设计。控制器中使用了两个to_disk和to_disk2缓冲区。一个用于写入而另一个用于读取时，数据流如图5所示.LabView使用LabvieW处理测量数据并以图形方式显示。此，在Labview中设计了以下功能模块：读取加速度，vi：从MMC卡读取三个方向的加速度并将其存储在计算机中。Readhumidity.vi：读取MMC卡上的湿度值并将其存储在计算机中。
取temperature.vi：读取MMC卡上的温度值并将其存储在计算机中。示.Vi：存储在计算机中的上述值可以图形方式显示。6显示了三个方向上的加速度测量的显示。论经过加速度，湿度和温度的初步测试，各项技术指标均取得了良好的效果。感器可以满足预期要求，LabView可以准确显示测量值。计的电路板尺寸也满足手机测量的需要。而，工作中仍存在一些不完善之处：PCB现在设计有两个面板，一个用于数字信号，另一个用于模拟信号，下一步是改进设计并简化设计。边。于它用于测量手机中焊接材料的物理负载，系统设计越简单越好。
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