【正文】 感式傳感器將被測(cè)量變化轉(zhuǎn)換成電感變化，接入不同的電路，將電感變化轉(zhuǎn)換成電壓（或電流）的幅值、頻率或相位的變化。實(shí)際應(yīng)用中調(diào)頻和調(diào)相電路較少，主要用調(diào)幅電路。經(jīng)常用的是電橋式。圖32 電感傳感器信號(hào)采集電路如圖32所示，與為與傳感器并聯(lián)的兩個(gè)電阻，另兩相鄰臂為變壓器二次繞組，耦合電壓各為u/ (31) 當(dāng)==Z，處于平衡狀態(tài)時(shí)，輸出電壓=0。當(dāng)銜鐵偏離零點(diǎn)位置時(shí)，, ,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(zhì)因數(shù)，有= (34)提高激勵(lì)頻率f，使Q較大, 可忽略， (35)再由式(32)可知，(34)式可以寫(xiě)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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),作為一種精密的位移檢測(cè)部件在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在位置自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)中，通常采用微機(jī)或來(lái)處理位移信號(hào)并進(jìn)行控制,這就要設(shè)計(jì)與傳感器配套的信號(hào)變送電路，將電感式位移傳感器輸出的交變信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c位移成正比的直流信號(hào),經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸入微機(jī)中。圖33 AD698管腳圖AD698是一種完整的單片式線位移差動(dòng)傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)[8]。提供了用單片電路來(lái)調(diào)理線性可變差動(dòng)變壓器信號(hào)的完整解決方案，只需附加極少量的無(wú)源元件可實(shí)現(xiàn)位置的機(jī)械變量到直流電壓的轉(zhuǎn)換。圖34 AD698信號(hào)調(diào)理電路圖 51單片機(jī)技術(shù) AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)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(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)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(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻抗輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)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(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)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(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)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(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， 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(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)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(nèi)振蕩器。石英振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍是05mm，當(dāng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到5mm時(shí)，對(duì)應(yīng)的=10V，即010V的輸出電壓代表工作臺(tái)05mm的運(yùn)動(dòng)范圍。在考慮精度要求時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換電路的分辨率至關(guān)重要。此次設(shè)計(jì)所要求的1μm測(cè)量精度就要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)。最小分辨力計(jì)算公式如下[10]： 其中n表示A/D轉(zhuǎn)換電路的位數(shù)。需選用至少13位A/D轉(zhuǎn)換芯片方可滿足1μm的精度要求。AD7705/ 7706 是應(yīng)用于低頻測(cè)量的2/3通道的模擬前端。該器件可以接受直接來(lái)自傳感器的低電平的輸入信號(hào)，然后產(chǎn)生串行的數(shù)字輸出。利用 Σ ? 轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了16位無(wú)丟失代碼性能。選定的輸入信號(hào)被送到一個(gè)基于模擬調(diào)制器的增益可編程專用前端。AD7705/7706 包含一個(gè)片內(nèi)低通數(shù)字濾波器，用它處理器件的 Σ ? 調(diào)制器的輸出信號(hào)。所以，該器件不僅提供模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，而且還具備一定的濾波能力。數(shù)字濾波與模擬濾波存在許多系統(tǒng)差異，用戶務(wù)必注意。一方面，數(shù)字濾波發(fā)生在模 數(shù)轉(zhuǎn)換之后，它能消除模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲，而模擬濾波不能做到這一點(diǎn)。此外，數(shù)字濾波比模擬濾波更容易實(shí)現(xiàn)可編程性。依靠數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)，用戶可以編程截?cái)囝l率和輸出更新率。另一方面，在模擬信號(hào)進(jìn)入ADC之前，模擬濾波能夠消除重疊在模擬信號(hào)上的噪聲，數(shù)字濾波則不能做到這一點(diǎn)，并且寄生在信號(hào)上的噪聲峰值接近滿標(biāo)度時(shí)，即使信號(hào)的平均值在極限范圍內(nèi)也有可能使模擬調(diào)制器和數(shù)字濾波器達(dá)到飽和狀態(tài)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在 AD7705/7706 的Σ ? 調(diào)制器和數(shù)字濾波器內(nèi)部，建立一個(gè)峰值儲(chǔ)備，這允許超出模擬輸入范圍5% 。若噪聲信號(hào)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(biāo)度范圍的一半。這樣動(dòng)態(tài)范圍降低 50% ，將使超范圍性能增加1倍[11]。 AD7705的