【正文】 編號 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）題目 基于容柵的線位移測量系統(tǒng)設(shè)計 二級學(xué)院 電子信息與自動化 專 業(yè) 測控技術(shù)與儀器 班 級 學(xué)生姓名 xxx 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 時 間 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 目 錄摘要………………………………………………………………………………………Abstract…………………………………………………………………………………第一章 緒論……………………………………………………………………………………………………………………………… 容柵位移傳感器測量系統(tǒng)技術(shù)支持簡介…………………………………… 傳感器技術(shù)…………………………………………………………… 檢測技術(shù)系統(tǒng)概述…………………………………………………… 智能儀器技術(shù)概述…………………………………………………… 本課題設(shè)計任務(wù)……………………………………………………………… 本課題的任務(wù)要求…………………………………………………… 設(shè)計思路的可行性分析……………………………………………… 本課題的關(guān)鍵………………………………………………………… 關(guān)鍵問題的解決思路………………………………………………… 本章小結(jié)………………………………………………………………………第二章 容柵位移傳感器測量系統(tǒng)原理方案設(shè)計……………………………………………………………………………………… 容柵結(jié)構(gòu)的提出……………………………………………………… 尖脈沖信號的提出……………………………………………………2..2容柵位移傳感器測量系統(tǒng)的總體設(shè)計方案………………………………… 容柵位移傳感器測量系統(tǒng)各單元原理設(shè)計………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 本章小結(jié)………………………………………………………………………第三章 容柵位移傳感器測量系統(tǒng)硬件電路設(shè)計……………………………………………………………………………………——LPC2138………………………………………………… LPC2138引腳描述……………………………………………………… LPC2138晶振電路設(shè)計………………………………………………… LPC2138復(fù)位電路設(shè)計………………………………………………… LPC2138電源電路設(shè)計………………………………………………… LPC2138顯示電路設(shè)計………………………………………………… LPC2138外圍信號處理電路模塊設(shè)計…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 本章小結(jié)………………………………………………………………………第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計……………………………………………………………………………………………………………………………… Proteus ……………………………………………………… VC++………………………………………………………………………………………………………………… 系統(tǒng)程序的總體方案設(shè)計………………………………………… 外部中斷復(fù)位程序設(shè)計……………………………………………… 數(shù)據(jù)的運算程序設(shè)計………………………………………………… LCD子程序設(shè)計……………………………………………………… 本章小結(jié)………………………………………………………………………第五章 實物制作………………………………………………………………………………………………………………………………………… 制作注意事項………………………………………………………………… 實物圖………………………………………………………………………… 本章小結(jié)………………………………………………………………………第六章 總結(jié)…………………………………………………………………………致謝…………………………………………………………………………………參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………附錄………………………………………………………………………………………文獻(xiàn)綜述………………………………………………………………………………摘 要本文的側(cè)重點主要探究其容柵的線位移結(jié)構(gòu)的測量原理和信號的處理以及相關(guān)電路設(shè)計。在現(xiàn)代智能化測量領(lǐng)域，容柵位移傳感器起著重要的作用。在測量過程中，容柵的定極板與動極板以梳齒式的方式進(jìn)行電容耦合。通過極板電容耦合產(chǎn)生的周期性變化的類似正余弦測量信號。在信號的放大過程中，采用較為可靠的儀用放大器AD620對信號進(jìn)行放大。放大后的信號通過過零比較器LM324整形成為方波。在測量計數(shù)過程中，由于涉及重要的信號辨向處理，需要將信號處理成易于辨識移動方向的尖脈沖信號。于是采用微分電路和可逆計數(shù)器74LS192實現(xiàn)。最后在完成測量數(shù)據(jù)的數(shù)顯中，運用LPC2138將獲得的計數(shù)信號轉(zhuǎn)化成LCD顯示的相關(guān)測量結(jié)果。該設(shè)計融合了傳感器檢測技術(shù)和信號的處理技術(shù)以及軟件的數(shù)顯技術(shù)。對進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究容柵位移傳感器測量系統(tǒng)具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：容柵。正余弦信號。微分電路。辨向處理。尖脈沖。LPC2138AbstractThe emphasis of this dissertation is mainly to explore the capacitive gate displacement of structure and measurement principle of signal processing and circuit design.In the modern intelligent measurement, capacitive displacement sensor plays an important role in. In the process of measurement, capacitive fixed plate and the movable plate to b type of capacitive coupling. Capacitive coupling through the periodic change of the similar sine and cosine signals. In signal amplification process, using more reliable instrument amplifier to amplify the signal of AD620. The amplified signal through the zero cross parator LM324shaping as square wave. In the measuring process of counting, due to the important signal to identify treatment, need to signal processing into easy to identify the direction of movement of the spike pulse signal. Then the differential circuit and reversible counter74LS192. After the measurement data of the digital display, using LPC2138will count signal into LCD display measurement results.The design incorporates sensor detection technology and signal processing technology and software of the digital display technology. To further the understanding of modern intelligent instrument which has a certain reference value.Keywords: fixed plate。the movable plate。 sine and cosine signal。 differential circuit。 direction discrimination processing pulse。 LPC21381緒論在現(xiàn)代信息化技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，智能化系統(tǒng)越來越受到人們的支持和關(guān)注。發(fā)達(dá)的制造工業(yè)能夠為我們的社會帶來巨大的貢獻(xiàn)。于是在制造過程中就必不可少的涉及測量領(lǐng)域。高速、精準(zhǔn)、智能化的測量是時代的發(fā)展要求[1]，這就催生了容柵位移傳感器的誕生。雖然，容柵位移傳感器的發(fā)展始源與上世紀(jì)80年代，但是其發(fā)展前景是值得重視和期待的。下面我們就圍繞容柵位移傳感器進(jìn)行相關(guān)介紹和設(shè)計，相信會給讀者帶來不一樣的收獲?，F(xiàn)代信息技術(shù)已成為眾多領(lǐng)域里發(fā)展最快的科學(xué)，同時也是極具蓬勃發(fā)展前景的學(xué)科之一。在信息科學(xué)里，捕捉信息、篩選信息、傳輸信息、處理信息已成為其關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而信息的捕獲工具就是傳感器。在現(xiàn)代信息化時代，尤其是工業(yè)高速發(fā)展時期，傳感器成為了重要的測控系統(tǒng)的信息入口。隨著信息時代的到來，國內(nèi)外傳感器技術(shù)已成為優(yōu)先發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域之一。就目前來看，我國的傳感器技術(shù)發(fā)展相對較為薄弱。因為傳感器的可靠性技術(shù)對于整個自動檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性是至關(guān)重要的，然而，我國在這方面的研究還處于較低水平。從當(dāng)前使用的范圍來看，傳感器[2]大致分為這幾類：電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器、核輻射傳感器等?，F(xiàn)代傳感器正向著微型化、智能化、多功能化和可靠性水平方向發(fā)展。容柵測量系統(tǒng)的測量原理新穎，測量電路獨特，使其構(gòu)成的測量儀器工作可靠，精度高、工耗低、測量速度快、重量輕、抗干擾性能強、抗振動、耐污染，并且組裝的成品率高，是許多位移傳感器測量系統(tǒng)無法比擬的。因此，各國對其發(fā)展極為重視。容柵線位移傳感器運用方向也從最初的大位移長度測量擴大到角度測量等領(lǐng)域。瑞士Trimos公司的電子數(shù)顯高度儀測量范圍在500mm時。國內(nèi)在開發(fā)容柵系統(tǒng)方面也取得了很大成效。已能提供電子數(shù)顯卡尺、電子數(shù)顯千分尺、電子數(shù)顯千分表電路等各種測量儀器使用的容柵測量系統(tǒng)。此次課題的設(shè)計，就是基于線位移測量系統(tǒng)的容柵傳感器的研究設(shè)計。傳感器[2]是指能夠間接的感受到需要被測定的物理量并且按照一定的變化規(guī)律轉(zhuǎn)換成為可用輸出的信號的處理裝置就叫傳感器。傳感器一般由敏感原件和轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成。其中敏感元件使之傳感器中能夠直接感受被測量的部分，轉(zhuǎn)換元件是指傳感器能夠?qū)⒚舾性妮敵鲂盘栟D(zhuǎn)換成適于傳輸和測量的電信號部分。其中，傳感器輸出信號由很多種形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，輸出信號的形式由傳感器的結(jié)構(gòu)原理決定傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成。但是由于傳感器的輸出信號一般都是弱電信號，因此需要信號調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換電路將其放大或變換成為易于傳輸、處理、記錄和數(shù)顯的方式。傳感器是上個世紀(jì)80年代提出的學(xué)科領(lǐng)域。經(jīng)過30多年的發(fā)展現(xiàn)已朝著微型化、智能化、多功能化和可靠性水平方向發(fā)展。所以在實物安裝中是以集成芯片[3]形式。其組成如圖11所示.圖11傳感器組成框圖 檢測技術(shù)系統(tǒng)概述檢測技術(shù)[6]是將自動化、電子、計算機、控制工程、信息處理、機械等多學(xué)科多種技術(shù)融合為一體的綜合運用符合技術(shù)。然而測量是確定被測對象屬性量值為目的的全部操作。那么作為一種完整的測量系統(tǒng)[4][5]，能夠在生產(chǎn)生活中得到充分運用，這一理論系統(tǒng)由相關(guān)的器件、儀器和測試裝置有機的組合而成的具有獲取某種信息的功能的整體。如圖12所示。被測對象傳感器信號調(diào)理信號處理數(shù)據(jù)顯示與記錄圖12 檢測系統(tǒng)構(gòu)成框圖 智能儀器技術(shù)相關(guān)概述（1）智能儀器[7]：計算機技術(shù)與測量儀器相結(jié)合，含有微型計算機或微處理器的測量儀器，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、運算、邏輯判斷及自動化操作等功能，有一定智能作用的儀器就是智能儀器。 （2） 智能儀器技術(shù)涵蓋：電子測量技術(shù)、放大濾波技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號處理技術(shù)、程序設(shè)計技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)。（3） 智能儀器的功能包含：傳統(tǒng)儀器的功能以及傳感器智能化，控制器智能化功能；數(shù)據(jù)傳送及處理功能；多信息融合技術(shù)功能；輔助診斷功能。（4） 智能儀器的關(guān)鍵是系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。（5） 智能儀器的基本結(jié)構(gòu)[8]框圖如圖13所示。圖13智能儀器的基本結(jié)構(gòu)框圖 本課題設(shè)計任務(wù)根據(jù)電容式傳感器的工作原理，設(shè)計一能實現(xiàn)高精度（）微位移測量的容柵線位移測量系統(tǒng)。 本課題的任務(wù)要求：（1）基于線位移傳感器測量原理，掌握容柵位移傳感器的柵極工作原理。（2）掌握并學(xué)會應(yīng)用柵極輸出信號的處理方法。（3）提出改進(jìn)容柵傳感器柵極測量的精確度方法。（4）設(shè)計系統(tǒng)模塊硬件電路圖，并完成軟件的程序編寫。（5）完成系統(tǒng)硬件電路調(diào)試和