【正文】 目錄 3 3 主要解決問題 4 5圖1系統(tǒng)的整體方框圖 5 5 8051單片機(jī)簡(jiǎn)介 5二．引腳極其功能 7 8 10 12 13 14 A/D轉(zhuǎn)換及顯示電路 152．軟件執(zhí)行部分的設(shè)計(jì) 172．1本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序流程圖 17 17 前言測(cè)量技術(shù)是實(shí)現(xiàn)超精加工的前提和基礎(chǔ)。精密加工和超精密加工過程中不僅要對(duì)工件和表面質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，而且要檢驗(yàn)加工設(shè)備和基礎(chǔ)元部件的精度，如果沒有權(quán)威性的測(cè)控技術(shù)和儀器，就不能證實(shí)所達(dá)到的加工質(zhì)量。加工和檢測(cè)是不可分的，測(cè)量是對(duì)加工的支持，無(wú)論多么精密的加工，都必須用更為精密的測(cè)量技術(shù)作保障。因此，位移測(cè)量的精密和超精密測(cè)量已經(jīng)成為整個(gè)超精密加工體系中一項(xiàng)至為關(guān)鍵的技術(shù)。檢測(cè)技術(shù)和裝置是自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。任何生產(chǎn)過程都可以看作是“物流”和“信息流”組合而成，反映物流的數(shù)量、狀態(tài)和趨向的信息流則是人們管理和控制物流的依據(jù)。人們?yōu)榱擞心康牡剡M(jìn)行控制，首先必須通過檢測(cè)獲取有關(guān)信息，然后才能進(jìn)行分析判斷以便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。所謂自動(dòng)化，就是用各種技術(shù)工具與方法代替人來(lái)完成檢測(cè)、分析、判斷和控制工作。一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)通常由多個(gè)環(huán)節(jié)組成，分別完成信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信息處理、信息傳送及信息執(zhí)行等功能。在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的過程中，信息的獲取與轉(zhuǎn)換是極其重要的組成環(huán)節(jié)，只有精確及時(shí)地將被控對(duì)象的各項(xiàng)參數(shù)檢測(cè)出來(lái)并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理的信號(hào)，整個(gè)系統(tǒng)才能正常地工作。因此，自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換是自動(dòng)化技術(shù)中不可缺少的組成部分。檢測(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)裝置目前正迅速地由模擬式、數(shù)字式向智能化方向發(fā)展。帶有微處理機(jī)的各種智能化儀表已經(jīng)出現(xiàn)，這類儀表選用微處理機(jī)做控制單元，利用計(jì)算機(jī)可編程的特點(diǎn)，使儀表內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)自動(dòng)地協(xié)調(diào)工作，并且具有數(shù)據(jù)處理和故障診斷功能，成為一代嶄新儀表，把檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化推進(jìn)到一個(gè)新水平。 傳感器是人類五官的延長(zhǎng)，又稱之為電五官；傳感器是獲取信息的主要途徑與手段；沒有傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)就失去了基礎(chǔ)。 傳感器是邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)傳感器已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其廣泛的領(lǐng)域。從茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。 傳感器是獲取被測(cè)量信息的元件，其質(zhì)量和性能的好壞直接影響到測(cè)量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確度，衡量其質(zhì)量的特性有許多，主要包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)方面。當(dāng)被測(cè)量不隨時(shí)間變化或變化很慢時(shí)，可以認(rèn)為輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)。表示它們之間關(guān)系的是一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，在這種關(guān)系的基礎(chǔ)上確定的性能參數(shù)為靜態(tài)特性；當(dāng)被測(cè)量隨時(shí)間變化很快時(shí)，就必須考慮輸人量和輸出量之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。這時(shí)，表示它們之間關(guān)系的是一個(gè)含有時(shí)間變量的微分方程，與被測(cè)量相對(duì)應(yīng)的輸出響應(yīng)特性稱為動(dòng)態(tài)特性。 位移傳感器主要有以下幾種：電容式位移傳達(dá)室感器、差動(dòng)式電感受式位移傳感器和電阻應(yīng)變式位移傳感器一般用于小位移的測(cè)量（幾微米至毫米）；差動(dòng)變壓器用于中等位移的測(cè)量，這種傳感器在工業(yè)測(cè)量中應(yīng)用得最多；電阻電位器式傳感器適用于較大范圍位移的測(cè)量，但精度不高；感應(yīng)同步器、光柵、磁柵、激光位移傳感器等用于精密檢測(cè)系統(tǒng)的位移的測(cè)量，測(cè)量精度高（可達(dá)1pm )量程也可大到幾米。 電容式位移傳感器根據(jù)被測(cè)物體的位移變化轉(zhuǎn)換為電容變化的一種傳感器，一般用于高頻振動(dòng)微小位移的測(cè)量，與電位式、電感式等多種位移傳感器相比，它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，只要極小的輸入力就能使支極板移動(dòng)，并且在移動(dòng)過程中沒有摩擦和反作用力；靈敏度高、分辨力強(qiáng)，能敏感177。；動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；能在惡劣環(huán)境中（高、低溫，各種形式的輻射等）工作。但它也存在著一些缺點(diǎn)，主要是輸出特性的非線性和對(duì)絕緣電阻要求比較高，為了克服寄生電容的影響，降低電容的內(nèi)阻，要求對(duì)傳感器及輸出導(dǎo)線采取屏蔽措施和采用較高的電源頻率等。光柵是一種新型的位移檢測(cè)元件，是把位移變?yōu)閿?shù)字量的位移數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置。它主要用于高精度直線位移和角位移的數(shù)字檢測(cè)系統(tǒng)。其測(cè)量精確度高（可達(dá)1um）光柵傳感器具有抗電磁干擾、耐久性好、準(zhǔn)分布式傳感、絕對(duì)測(cè)量、尺寸小、靈敏度高、精度高、頻帶寬、信噪比高等優(yōu)點(diǎn)，是結(jié)構(gòu)局部健康監(jiān)測(cè)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(cè)應(yīng)變、溫度、裂縫、位移、振動(dòng)、腐蝕、應(yīng)力等物理量，部分取代傳統(tǒng)的測(cè)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(cè)移量轉(zhuǎn)換為線圈的自感或互感的變化，從而實(shí)現(xiàn)位移的測(cè)量的一類傳感器。它具有靈敏度高、分辨力大，能測(cè)出177。,輸出信號(hào)比較大,電壓靈敏度一般每毫米可達(dá)幾百毫伏,177。25um50mm,測(cè)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(dòng)態(tài)測(cè)量。 主要解決問題該智能電感測(cè)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(lì)電壓，正弦波振蕩器輸出的信號(hào)加到測(cè)量頭中。工件的微小位移經(jīng)電感式傳感器的測(cè)頭帶動(dòng)兩線圈內(nèi)銜鐵移動(dòng)，使兩線圈內(nèi)的電感量發(fā)生相對(duì)的變化。當(dāng)銜鐵處于兩線圈的中間位置時(shí)，兩線圈的電感量相等，電橋平衡。當(dāng)測(cè)頭帶動(dòng)銜鐵上下移動(dòng)時(shí)，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(gè)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(duì)應(yīng)的調(diào)制信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)放大，由相敏檢波器鑒出極性，得到一個(gè)與銜鐵位移相對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)，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(cè)位移時(shí)，由于線圈中的電流不為零，因而銜鐵始終承受電磁吸力，會(huì)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(huì)使輸出產(chǎn)生誤差。所以在實(shí)際工作中常采用差動(dòng)形式，這樣既可以提高傳感器的靈敏度，又可以減小測(cè)量誤差。兩個(gè)完全相同的單個(gè)線圈的電感式傳感器共用一個(gè)活動(dòng)銜鐵就構(gòu)成了差動(dòng)式電感傳感器。采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)除了可以改善線性、提高靈敏度外，對(duì)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(cè)量誤差。零點(diǎn)殘余電壓也是反映差動(dòng)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(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈感應(yīng)電壓大小相等方向相反，差動(dòng)輸出電壓為零實(shí)際情況是兩組次級(jí)線圈的不對(duì)稱鐵心的BH曲線的非線性，以及激勵(lì)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(shí)甚至可達(dá)幾十毫伏，并且無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)銜鐵的位置均無(wú)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(cè)量誤差增大?？朔k法主要是提高次級(jí)兩繞組的對(duì)稱性(包括結(jié)構(gòu)和匝數(shù)等)，另外輸出端用相敏檢測(cè)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