【正文】 部健康監(jiān)測最理想的智能傳感元件之一，可以直接或間接（通過某種封裝或靈巧裝置）監(jiān)測應(yīng)變、溫度、裂縫、位移、振動、腐蝕、應(yīng)力等物理量，部分取代傳統(tǒng)的測試手段，廣泛用于土木工程、航空航天工業(yè)、船舶工業(yè)、電力工業(yè)、石油化工、核工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。電感式位移傳感器是把被測移量轉(zhuǎn)換為線圈的自感或互感的變化，從而實現(xiàn)位移的測量的一類傳感器。它具有靈敏度高、分辨力大，能測出177。,輸出信號比較大,電壓靈敏度一般每毫米可達(dá)幾百毫伏,177。25um50mm,測量精度與電容式位移傳達(dá)室感器差不多,但是它的頻率響應(yīng)較低,不宜于高頻動態(tài)測量。電感式位移傳感器具有無滑動觸點(diǎn)，工作時不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功耗，長壽命，可使用在各種惡劣條件下。位移傳感器主要應(yīng)用在自動化裝備生產(chǎn)線對模擬量的智能控制。 這次設(shè)計主要用于電感式位移傳感器測量電路。 主要解決問題該智能電感測微儀的硬件電路主要包括電感式傳感器、正弦波振蕩器、放大器、相敏檢波器及單片機(jī)系統(tǒng)。正弦波振蕩器為電感式傳感器和相敏檢波器提供了頻率和幅值穩(wěn)定的激勵電壓，正弦波振蕩器輸出的信號加到測量頭中。工件的微小位移經(jīng)電感式傳感器的測頭帶動兩線圈內(nèi)銜鐵移動，使兩線圈內(nèi)的電感量發(fā)生相對的變化。當(dāng)銜鐵處于兩線圈的中間位置時，兩線圈的電感量相等，電橋平衡。當(dāng)測頭帶動銜鐵上下移動時，若上線圈的電感量增加，下線圈的電感量則減少；若上線圈的電感量減少，下線圈的電感量則增加。交流阻抗相應(yīng)地變化，電橋失去平衡從而輸出了一個幅值與位移成正比，頻率與振蕩器頻率相同，相位與位移方向相對應(yīng)的調(diào)制信號。此信號經(jīng)放大，由相敏檢波器鑒出極性，得到一個與銜鐵位移相對應(yīng)的直流電壓信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器輸入到單片機(jī)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理進(jìn)行顯示。電感式傳感器測位移時，由于線圈中的電流不為零，因而銜鐵始終承受電磁吸力，會引起附加誤差，而且非線性誤差較大；另外，外界的干擾(如電源電壓頻率的變化，溫度的變化)也會使輸出產(chǎn)生誤差。所以在實際工作中常采用差動形式，這樣既可以提高傳感器的靈敏度，又可以減小測量誤差。兩個完全相同的單個線圈的電感式傳感器共用一個活動銜鐵就構(gòu)成了差動式電感傳感器。采用差動式結(jié)構(gòu)除了可以改善線性、提高靈敏度外，對外界影響，如溫度的變化、電源頻率的變化等也基本上可以相互抵消，銜鐵承受的電磁吸力也較小，從而減小了測量誤差。零點(diǎn)殘余電壓也是反映差動變壓器式傳感器性能的重要指標(biāo)。理想情況是在零點(diǎn)時，兩個次級線圈感應(yīng)電壓大小相等方向相反，差動輸出電壓為零實際情況是兩組次級線圈的不對稱鐵心的BH曲線的非線性，以及激勵電源存在的高次諧波等因素引起零點(diǎn)處U≠0知。其數(shù)值約為零點(diǎn)幾毫伏，有時甚至可達(dá)幾十毫伏，并且無論怎樣調(diào)節(jié)銜鐵的位置均無法消除。零點(diǎn)殘余電壓的存在，使傳感器的靈敏度降低，分辨率變差和測量誤差增大?？朔k法主要是提高次級兩繞組的對稱性(包括結(jié)構(gòu)和匝數(shù)等)，另外輸出端用相敏檢測和采用電路補(bǔ)償方法，可以減小零點(diǎn)殘余電壓影響。 電感式位移傳感器元件由靜止的螺管線圈和可在線圈上移動的銜鐵測頭組成,其兩路引出端將輸出兩個感應(yīng)電勢,這些信號經(jīng)信號檢出電路綜合后,形成在幅值及相位上隨測頭位置而變的電壓信號,、濾波及整形等初步調(diào)理后，由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字量送入微控制器。微控制器對它進(jìn)行信號處理、存儲以及顯示，獲得較高精度的測量結(jié)果，然后按系統(tǒng)組成態(tài)設(shè)定的輸出方式，以要求的信號形式將測量結(jié)果輸出。系統(tǒng)的整體方框圖如圖2所示測頭信號變壓器電橋正弦波發(fā)生器相敏檢波帶通放大A/D轉(zhuǎn)換顯示器單片機(jī) 圖1系統(tǒng)的整體方框圖 8051單片機(jī)簡介目前，8051單片機(jī)在工業(yè)檢測領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因此我們可以在許多單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，配接各種類型的語音接口，構(gòu)成具有合成語音輸出能力的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，以增強(qiáng)人機(jī)對話的功能。89C51是Intel公司生產(chǎn)的一種單片機(jī)，在一小塊芯片上集成了一個微型計算機(jī)的各個組成部分。每一個單片機(jī)包括：一個8位的微型處理器CPU；一個256K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM；片內(nèi)程序存儲器ROM；四個8位并行的I/O接口P0P3，每個接口既可以輸入，也可以輸出；兩個定時器/記數(shù)器；五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個全雙工UART的串行I/O口；片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率是12MHZ。以上各個部分通過內(nèi)部總線相連接。下面簡單介紹下其各個部分的功能。中央處理器CPU是單片微型計算機(jī)的指揮、執(zhí)行中心，由它讀人用戶程序，并逐條執(zhí)行指令，它是由8位算術(shù)／邏輯運(yùn)算部件(簡稱ALu)、定時／控制部件，若干寄存器A、B、B5w、5P以及16位程序計數(shù)器(Pc)和數(shù)據(jù)指針寄存器(DM)等主要部件組成。算術(shù)邏輯單元的硬件結(jié)構(gòu)與典型微型機(jī)相似。它具有對8位信息進(jìn)行+、x、/ 四則運(yùn)算和邏輯與、或、異或、取反、清“0”等運(yùn)算，并具有判跳、轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)傳送等功能，此外還提供存放中間結(jié)果及常用數(shù)據(jù)寄存器?？刂破鞑考怯芍噶罴拇嫫?、程序計數(shù)器Pc、定時與控制電路等組成的。指令寄存器中存放指令代碼。枷執(zhí)行指令時，從程序存儲器中取來經(jīng)譯碼器譯碼后，根據(jù)不同指令由定時與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號，送到存儲器、運(yùn)算器或I／o接口電路，完成指令功能。程序計數(shù)器Pc 程序計數(shù)器Pc用來存放下一條將要執(zhí)行的指令，共16位．可對以K字節(jié)的程序存儲器直接尋址c指令執(zhí)行結(jié)束后，Pc計數(shù)器自動增加，指向下一條要執(zhí)行的指令地址。 CPU功能，總的來說是以不同的方式，執(zhí)行各種指令。不同的指令其功自略異。有的指令涉及到枷各寄存器之間的關(guān)系；有的指令涉及到單片機(jī)核心電路內(nèi)部各功能部件的關(guān)系；有的則與外部器件如外部程序存儲器發(fā)生聯(lián)系。事實上，cRJ是通過復(fù)雜的時序電路完成不同的指令功能。所謂cRJ的時序是指控制器控照指今功能發(fā)出一系列在時間上有一定次序的信號，控制和啟動一部分邏輯電路，完成某種操作。一．時序 1．時鐘電路 8051片內(nèi)設(shè)有一個由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTALI和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。采用內(nèi)部方式時，在C1和C2引腳上接石英晶體和微調(diào)電容可以構(gòu)成振蕩器， 振蕩頻率的選擇范圍為1．2—12MHZ在使用外部時鐘時，XTAL2用來輸入外部時鐘信號，而XTALI接地。 2．時序 MGL5l單片機(jī)的一個執(zhí)器周期由6個狀態(tài)(s1—s6)組成，每個狀態(tài)又持續(xù)2個接蕩周期，分為P1和P2兩個節(jié)拍。這樣，一個機(jī)器周期由12個振蕩周期組成。若采用12MHz的晶體振蕩器，則每個機(jī)器周期為1us，每個狀態(tài)周期為1／6us；在一數(shù)情況下，算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在N期間，而內(nèi)部寄存器到寄存器的傳輸發(fā)生在P2期間。對于單周期指令，當(dāng)指令操作碼讀人指令寄存器時，使從S1P2開始執(zhí)行指令。如果是雙字節(jié)指令，