1.1.目的

无论何时，数据采集系统都是现代计算机进行人机物理交互的基础操作。由于现代技术的飞速发展，各种控制器，元件的成本随着降低，数据采集的方式也有了各种各样的发展。随着电子产品的日渐普及，它的种类日益繁多，如何让操作简单化，人机的交互更有效率成为我们研究的课题。触觉信号的采集就是其中之一。它可以实现产品的全屏显示，摆脱了传统的按键模式，使得操作更简单，产品更加小巧方便。而本次的研究就是为了实现一种触觉信号采集的方案：基于STM32的高速触觉信号采集。高速信号的采集与传输转化，要求芯片具有高精度的ADC外设。而STM32的ADC部分的数模转换速率达不到我们的要求，而如果购买高精度的ADC外设，必然提高了系统的成本。因此，采用过采用技术来提高STM32的ADC精度，由此依赖它本身的ADC外设，构造一个简单实用，成本低廉，结构简洁的触觉信号采集系统成为我们必然的选择。

1.2 国内外研究现状分析

近几年，微小现象吸引了人们的兴趣，由微小技术制作的元器件能完成很多原本艰难的任务。因此，微电子机械系统（MEMS）应运而生。它拥有对外的感知与执行功能，还有对信号的接收、存储与处理、传输功能，还有诸多的功能。触觉是生物体与外界交流的重要手段，也是计算机与外部作用的必须媒介。通过触觉接触可获得目标物体的诸多信息，如大小形状、表面光滑程度、纹理等。而传感器就是一种将外部信息转化为电信号的器件，是过程控制系统的初始步骤，是计算机能够获得信息的重要装置，是各种电子产品必不可少的重要器件。而MEMS传感器体积小、灵敏度高、成本低的特点，使它能广泛应用于民用与军事的各个领域。

触觉信号采集系统的发展是现代智能机器人发展领域不可或缺的部分。现今，全球生产传感器的生产厂家有五千多家，早已形成系统的产业化。虽然触觉传感器技术在最近三十年来有很大的进步，但仍然存在不足，主要是在触觉传感技术的应用还有研究内容与方法的不足，这是与基础欠缺和对触觉传感器的市场定位不当有关。基础欠缺主要表现在材料与机理方面，人们对触觉的了解没有对视觉、听觉的深厚。

有限元理论始于50年代，主要用于结构分析，80年代随着计算机的快速发展,有限元技术已渗透到热传导、流体力学、电磁场等各领域，借助于计算机模拟分析设计，已解决许多以往无法解决的重大复杂项目、设备的设计、论证。传感器的设计过程中涉及许多力学问题，以往设计较多依赖个人经验，大部分设计者仍用材料力学的近似估算法结合个人经验进行设计。而采用有限元技术，除了可计算传感器灵敏度外，还可进行传感器整体强度、刚度，误差分析等，传感器设计与结构参数优化得到广泛应用。如在接触式电容压力传感器非线性分析中的应用、在 PZT 压电薄膜微传感器压电分析中的应用等。有限元法在传感器中应用不仅可缩短传感器设计周期、提高工效、减少浪费且可对传感器的模型进行分析，优化结构模型,提高传感器精度。由于力敏导电橡胶材料的双重非线性，传统的工程数值算法运算量较大，计算结果很难达到精度要求。由于有限元软件的强大处理能力，划分合适的网格密度，可得到较高的精度要求。

随着科学技术的飞速发展，传感器的研究、生产、应用也越来越成熟。 MEMS 技术推动传感器发展。须承认MEMS还不是一个很完善的学科。它的发展受到诸多其它学科门类的影响和制约。微传感器是MEMS技术应用最成熟的领域。对于我国来说，微加工工艺是制约MEMS发展的瓶颈，因此MEMS工艺应该吸引越来越多的研究人员加入并为之努力。目前对触觉传感器的研究技术与其他传感器相比还处于相对落后的地位。本次研究的目的便是研究一种基于STM32的高速信号采集系统，将触觉传感器的应用于嵌入式结合。

2. 研究的基本内容与方案

2.1.基本目标