【正文】 感式傳感器將被測量變化轉換成電感變化，接入不同的電路，將電感變化轉換成電壓（或電流）的幅值、頻率或相位的變化。實際應用中調頻和調相電路較少，主要用調幅電路。經常用的是電橋式。圖32 電感傳感器信號采集電路如圖32所示，與為與傳感器并聯(lián)的兩個電阻，另兩相鄰臂為變壓器二次繞組，耦合電壓各為u/ (31) 當==Z，處于平衡狀態(tài)時，輸出電壓=0。當銜鐵偏離零點位置時，, ,代入式(31)，有 (32)傳感器線圈阻抗Z=R+jωL，其變化ΔZ是由損耗電阻變化ΔR和感抗變化ωΔL兩部分組成，即 (33)代入(32)式并考慮到電感線圈品質因數，有= (34)提高激勵頻率f，使Q較大, 可忽略， (35)再由式(32)可知，(34)式可以寫為 (36)電感位移傳感器具有靈敏度及分辨力高、線性度好、工作可靠、壽命長等優(yōu)點,作為一種精密的位移檢測部件在很多領域有著廣泛的應用。在位置自動測控系統(tǒng)中，通常采用微機或來處理位移信號并進行控制,這就要設計與傳感器配套的信號變送電路，將電感式位移傳感器輸出的交變信號轉變?yōu)榕c位移成正比的直流信號,經轉換后輸入微機中。圖33 AD698管腳圖AD698是一種完整的單片式線位移差動傳感器信號調節(jié)系統(tǒng)[8]。提供了用單片電路來調理線性可變差動變壓器信號的完整解決方案，只需附加極少量的無源元件可實現(xiàn)位置的機械變量到直流電壓的轉換。圖34 AD698信號調理電路圖 51單片機技術 AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案[9]。其外形及引腳排列如圖所示：圖 35 AT89C51引腳圖VCC：供電電壓GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻抗輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：管腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數據存儲器寫選通） /RD（外部數據存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性: XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石英振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 A/D轉換電路設計系統(tǒng)要求工作臺運動范圍是05mm，當工作臺運動到5mm時，對應的=10V，即010V的輸出電壓代表工作臺05mm的運動范圍。在考慮精度要求時，A/D轉換電路的分辨率至關重要。此次設計所要求的1μm測量精度就要通過A/D轉換來實現(xiàn)。最小分辨力計算公式如下[10]： 其中n表示A/D轉換電路的位數。需選用至少13位A/D轉換芯片方可滿足1μm的精度要求。AD7705/ 7706 是應用于低頻測量的2/3通道的模擬前端。該器件可以接受直接來自傳感器的低電平的輸入信號，然后產生串行的數字輸出。利用 Σ ? 轉換技術實現(xiàn)了16位無丟失代碼性能。選定的輸入信號被送到一個基于模擬調制器的增益可編程專用前端。AD7705/7706 包含一個片內低通數字濾波器，用它處理器件的 Σ ? 調制器的輸出信號。所以，該器件不僅提供模數轉換功能，而且還具備一定的濾波能力。數字濾波與模擬濾波存在許多系統(tǒng)差異，用戶務必注意。一方面，數字濾波發(fā)生在模 數轉換之后，它能消除模數轉換過程中產生的噪聲，而模擬濾波不能做到這一點。此外，數字濾波比模擬濾波更容易實現(xiàn)可編程性。依靠數字濾波器設計，用戶可以編程截斷頻率和輸出更新率。另一方面，在模擬信號進入ADC之前，模擬濾波能夠消除重疊在模擬信號上的噪聲，數字濾波則不能做到這一點，并且寄生在信號上的噪聲峰值接近滿標度時，即使信號的平均值在極限范圍內也有可能使模擬調制器和數字濾波器達到飽和狀態(tài)。為了解決這個問題，在 AD7705/7706 的Σ ? 調制器和數字濾波器內部，建立一個峰值儲備，這允許超出模擬輸入范圍5% 。若噪聲信號比這還要大，那么就得考慮輸入端的模擬濾波，或降低輸入通道電壓，使輸入電壓的范圍為模擬輸入通道電壓滿標度范圍的一半。這樣動態(tài)范圍降低 50% ，將使超范圍性能增加1倍[11]。 AD7705的