【正文】 3：模擬輸入通道1/2/3的輸入端。6) DOUT：轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端。完成對一個完全的輸出字的讀操作后，DRDY引腳立即回到高電平。時鐘接口TXD與AD7706的SCLK相連，為傳輸數(shù)據(jù)提供時鐘。另一種方案采用如圖319所示的方案，用89C55WD的并行口模擬串行口的時序，完成對AD7706的操作。晶振震蕩器接在MCLK IN與MCLK OUT引腳之間，頻率的范圍應(yīng)在500K至5MHz之間。根據(jù)單片機的特性和功能，本測量系統(tǒng)所選用的單片機是ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C55WD?；镜膹?fù)位電路解決不了電源毛刺和電源緩慢下降等問題。實際上，在現(xiàn)階段用到的為開始鍵S結(jié)束鍵S4，S3鍵按下時，水平儀開始測量，輸出結(jié)果；結(jié)束鍵S4按下時，系統(tǒng)跳出測量主程序，等待下一次測量。對于本次設(shè)計顯示角度來說，只需要顯示數(shù)字就夠了，所以不需要采用LCD，采用LED比較合理。圖324中為七段顯示器的結(jié)構(gòu)。(2) LED的顯示方式圖325 LED動態(tài)顯示連接圖1) 靜態(tài)顯示方式靜態(tài)顯示方式就是當顯示器顯示某一個字符是，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導通或截止，直到顯示另一個字符為止。2) 動態(tài)顯示方式在多位LED顯示時，為了節(jié)省I/O口線，降低成本，一般采用動態(tài)顯示方式。這種顯示方式將七段LED顯示器的所有段選位并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，而共陰極或共陽極的公共端分別由相應(yīng)的I/O口控制，實現(xiàn)各位顯示器的分時選通。所以上式應(yīng)修正為 (38)式中S(t)為電橋的靈敏度；u0(t)為電橋的輸出零點。檢測電路圖如圖326所示：圖326 溫度檢測電路圖同時，在激勵源的設(shè)計上也考慮了溫度的影響，詳細介紹在激勵源部分。確定零點偏置溫度系數(shù)及其符號。4) 確定高溫時的量程系數(shù)及溫度系數(shù)。如果特殊點選得過多，雖然準確度得以提高，但由于計算時間過長，影響儀器的穩(wěn)定時間。調(diào)零時，將水平儀放在被測平面上，按下圖中所示的調(diào)零開關(guān)SWPB，系統(tǒng)將自動進行零點調(diào)整, 當顯示傾斜度為零時，使開關(guān)復(fù)位，完成調(diào)零。由于數(shù)字電位器X9C104是100級可調(diào)的，適當選取數(shù)字電位器兩端的參考電壓“Ref+”和“Ref”，便能夠保證在滿足給定精度的條件下實現(xiàn)自動調(diào)零。其次根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，對單片機測量系統(tǒng)的復(fù)位電路、看門狗電路、按鍵電路、數(shù)碼顯示電路、AD轉(zhuǎn)換電路等進行了設(shè)計。電容傳感器檢測電路輸出的信號經(jīng)AD7706轉(zhuǎn)換，由單片機的I/O口讀入，然后根據(jù)算法完成對被測面的測量，并將結(jié)果輸出到LED顯示器上。指令輸入后，系統(tǒng)根據(jù)程序運行的狀態(tài)和鍵盤輸入的鍵值進入相應(yīng)程序，繼續(xù)程序的運行。對中值濾波法N取3，算術(shù)平均濾波法N取10。用戶通過AD7706串行數(shù)據(jù)輸入端對AD7706的片內(nèi)寄存器進行訪問。 LED顯示程序數(shù)碼顯示主要用來顯示數(shù)據(jù)處理得到的傾斜角的值。圖45數(shù)碼顯示流程圖 自動調(diào)零程序根據(jù)自動調(diào)零原理，按下調(diào)零按鈕之后，單片機進入調(diào)零子程序進行自動調(diào)零，自動調(diào)零程序框圖如圖46所示。當開始鍵按下后，本測量系統(tǒng)循環(huán)運行，當結(jié)束鍵按下后，單片機重新初始化，準備下一次測量。設(shè)計采用傾角傳感器為專門設(shè)計定制的差動電容式傳感器固定極板與水平儀底座和測量平面固定在一起，動極板由懸絲懸掛，當被測平面有一定傾角時，由于重力作用，動極板始終保持豎直狀態(tài)，與一個固定極板的極距減小，而與另一極板極距增大，形成差動輸出，由于所測傾角變化極小，可認為動極板與固定極板始終平行。將對應(yīng)的模擬量轉(zhuǎn)換為微處理器可識別的數(shù)字量，微處理器通過對傳感器信息的處理，計算出所需要檢測的傾斜角度和方位角度，并在液晶顯示器上讀出具體值，從而完成傾斜角測量。3．對單片機檢測電路進行了設(shè)計，重點對按鍵電路、復(fù)位電路、AD模塊、數(shù)碼顯示模塊等進行了設(shè)計。同時，王老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和高深的學術(shù)水平使我受益匪淺。最后感謝學院的領(lǐng)導、老師，特別是測控技術(shù)與儀器系的領(lǐng)導、老師、同學在我大學四年學習期間的關(guān)心、支持和幫助。湛江師范學院測試中心的孫國敏、林勁松研制的智能化水平儀，以單片機作為中樞系統(tǒng)配上傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器等外圍部件，可自動檢測物體與標準水平面的傾斜程度。每一個傾斜角度對應(yīng)一個電容值，于是在測量物體的傾斜度時，可用電容值的變化來反應(yīng)被測物體的傾斜角度，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換和8031的處理后，傾斜角度由液晶顯示器顯示出來。檢測水平度時，讓燈泡發(fā)光，有氣泡處CCD接收到光信號，輸出信號數(shù)字信號1(整形后)，無氣泡處光信號被溶液吸收，輸出數(shù)字信號0。由南京理工大學應(yīng)用物理系的袁紅星、賀安之等人研制的用PSD構(gòu)成的全方位高準確度數(shù)字水平儀，是用連續(xù)型光電位置探測器作為傳感器，由半導體激光器另加配重并懸掛于殼體頂部作為豎直基準，輔以高準確度信號變換電路，以單片機進行數(shù)據(jù)處理和顯示。它可安裝于運動物體上，采集地平儀信號，在較大的視場顯示地平線，實時顯示出物體的運動姿態(tài)。其中電容式電子水平儀的原理是將差動式電容傳感器的兩個固定極板固定在水平儀的底座上，當水平儀處于自然水平位置時，可動極板位于兩固定極板的正中位置，與兩個極板的間隙相等，電容量相等，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出為零。二、 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 （一）研究的基本內(nèi)容本課題研究的主要內(nèi)容是：通過查閱資料了解各種水平儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)課題要求確定要設(shè)計的水平儀的結(jié)構(gòu)及設(shè)計的具體方案。2) 在掌握了測量原理的基礎(chǔ)上逐步進行系統(tǒng)電路的設(shè)計，包括單片機檢測電路、溫度補償電路以及零點補償電路等。但是硬件電路的設(shè)計又不能太復(fù)雜，而且還要提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，這就在軟件方面對設(shè)計提出了要求。5) 在軟件設(shè)計中，系統(tǒng)軟件完成的主要任務(wù)是：對信號采集進行編。3) 在設(shè)計過程中，應(yīng)綜合考慮引線屏蔽、 電容器的邊緣效應(yīng)等因素。4) 采用匯編語言對單片機進行編程，以解決水平度計算、數(shù)碼顯示以及溫度補償?shù)葐栴}。1) 掌握水平儀的基本測量原理，尤其是準備設(shè)計的這類水平儀的詳細測量原理。目前國外數(shù)字式電子水平儀的產(chǎn)品主要有：瑞士Wyler公司和法國EDA公司的電子水平儀，美國Federal公司的V4683電子水平儀聯(lián)機系統(tǒng)等。目前生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的電子水平儀在原理上以重物鉛垂線為直線基準，這類水平儀主要有電感式和電容式兩種。測量范圍可達[3]。圓柱面半徑為l所時，量程為177。隨著光學應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，也相應(yīng)的產(chǎn)生了一些基于光電原理的光電式水平儀和激光式水平儀。大圓筒和小圓筒之間充滿整個容量一半左右的流體介質(zhì)。尤其是存在著智能化程度不高，對數(shù)據(jù)缺乏處理能力，無法一次性測量出被測面傾斜角和方位角等缺點。此外，在設(shè)計中參考了許多學者專家的文章和著作，還有一些沒有在參考文獻中列出。92 參考文獻 參考文獻1. 孫國敏，林勁松．智能化水平儀的研制[J]．湛江師范學院學報（自然科學版），1998，19(2)：42472. 李佳列，顏國政等．一種采用CCD的數(shù)字式水平儀研制[J]．儀表技術(shù)與傳感器，2001，(6)：18193. 袁紅星，賀安之等．用PSD構(gòu)成全方位高準確度數(shù)字水平儀[J]．儀器儀表學報，1999，20(5)：5175184. 牛燕雄，郭曉維等．激光水平儀理論模型的建立[J]．光電子激光，1996，7(2)：94975. 張玉華，干安敏，干成江．差動電容式傳感器在智能電子水平儀中的應(yīng)用[J]．傳感器技術(shù)，2002，21(12)：52556. 夏家和，趙忠，衛(wèi)育新．微型智能電子水平儀設(shè)計[J]．測控技術(shù)，2005，24(1)：69717. 張玉艷，王玉田，王莉田．用于差動電容傳感器的高分辨率電路的研究[J]．傳感技術(shù)學報，2002，3：52548. 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