【正文】 時(shí)光使我具備了一定的專(zhuān)業(yè)背景。 綜上所述，本設(shè)計(jì)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)容柵位移傳感器測(cè)量的功能，但在硬件上優(yōu)化選擇有待進(jìn)一步考究，使成本更低；在軟件方面也需要完善，使數(shù)顯數(shù)據(jù)和操作過(guò)程進(jìn)一步人機(jī)融合，達(dá)到自動(dòng)糾錯(cuò)的高層次智能化。但從硬件電路的設(shè)計(jì)原理是較為合理的。在信號(hào)處理過(guò)程中要將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，于是需要過(guò)零比較器 LM339 將其變換成為方波信號(hào)，最后通過(guò)微分電路整形成為尖脈沖信號(hào)。 在硬件電路方面，較為細(xì)致的解析了各個(gè)獨(dú)立元件的選擇依據(jù)，對(duì)各元件的數(shù)據(jù)選擇方面進(jìn)行了較為全面的表述。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 6 總結(jié) 以上為容柵位移傳感器的設(shè)計(jì)思路過(guò)程。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 圖 52 實(shí)物 本章小結(jié) 通過(guò)實(shí)際制作，結(jié)合理論知識(shí)可以清晰了解各個(gè)芯片的實(shí)物引腳布局，加深了對(duì)智能系統(tǒng)的理解。即是接正極的所有電路單元接在一條線路中引出，接地的電路單元共接在一條線路。這對(duì)于高靈敏度的高頻率電路尤為重要。 元器件材料準(zhǔn)備 實(shí)物制作是建立在仿真基礎(chǔ)上，根據(jù)電路圖和仿真程序在電路板上實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)功能。 //測(cè)量數(shù)據(jù) 從第一行第 一 個(gè)位置 起 本章小結(jié) 本章節(jié)主要介紹了系統(tǒng)程序的開(kāi)發(fā)平臺(tái)和數(shù)據(jù)的顯示設(shè)計(jì)思路。 //設(shè)置工作模 式 為 16*2 行， 5*7 點(diǎn)陣， 8位數(shù)據(jù) write_1602(0x0c)。 //延時(shí)使數(shù)據(jù)穩(wěn)定 en=1。 //en 由高變低，產(chǎn)生下降沿， lcd 執(zhí)行命令 } （ 2） LCD 寫(xiě)入數(shù)據(jù) 程序 write_1602date(uchar date) { rs=1。 //送入數(shù)據(jù) delay(1)。 } else { IO0CLR = BEEPCON。其主程序設(shè)計(jì)流程圖如圖 43所示 .(系統(tǒng)主程序見(jiàn)附錄 3《 LPC2138 芯片主程序》 ) 圖 43 主程序流程圖 外部中斷復(fù)位程序設(shè)計(jì) //*********************************************************************** * 名 稱(chēng)： IRQ_Eint3() * 功 能：外部中斷 ***********************************************************************// void __irq IRQ_Eint3(void) { uint32 i。 圖 42 VC++ 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 LPC2138 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序的總體方案設(shè)計(jì) 當(dāng) LPC2138 芯片上電時(shí)，程序會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的初始化。 MFC 不僅給用戶提供了 Windows 圖形環(huán)境下應(yīng)用程序的框架，而且還提供了創(chuàng)建應(yīng)用程序的組件，這樣，開(kāi)發(fā)人員不必從頭設(shè)計(jì)創(chuàng)建和管理一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) Windows 應(yīng)用程序所需的程序，而是從一個(gè)比較高的起點(diǎn)編程，故節(jié)省了大量的時(shí)間。操作界面輕松易學(xué)， 在調(diào)試程序和軟件仿真方面有很強(qiáng)大的功能。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。下面就 Proteus 開(kāi)發(fā)界面做如下介紹。在硬件電路的基礎(chǔ)上，需要使其完成某種較為復(fù)雜化的抽象功能，軟 件的開(kāi)發(fā)可以說(shuō)是為解決很多困難奠定了良好的基石。沒(méi)有相關(guān)的處理電路是根本無(wú)法達(dá)到系統(tǒng)的測(cè)量要求。 TCU、 TCP 計(jì)數(shù)引腳與 LPC2138 芯片的 即 26 引腳相連。以通道 1 和通道 2 的信號(hào)作為參照標(biāo)準(zhǔn)。F. （ 34） 其微分電路如圖 312所示。其運(yùn)算微分電路 [15]如下 311圖所示。1V 177。 電路如圖 39所示。 (31) 因此，我們?cè)诖嗽O(shè)置可變電阻 RG 的電阻變化值在 0~10KΩ 。 圖 37 AD620封裝圖 在制作實(shí)物時(shí)， 2 管腳接地處理。僅需要一個(gè)外部電阻來(lái)設(shè)置增益，增益范圍為 1至 10000。因?yàn)?，儀用放大器有以下幾大優(yōu)點(diǎn)： ○1 .非線性度非常好。最后涉及到數(shù)據(jù)的顯示，需要運(yùn)用到所學(xué)的 ARM 嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)編程。處理中首先是需要對(duì)信號(hào)放大，放大后的信號(hào)由于不能有效位有序工作做鋪墊 ，根據(jù)分析，最終需要得到可計(jì)數(shù)的信號(hào)。 C 范圍之內(nèi)，很適合我們?cè)跍y(cè)量環(huán)境下的正常工作。 圖 36 電源電路 LPC2138 顯示電路設(shè)計(jì) 由于設(shè)計(jì)最終是通過(guò)數(shù)字形式顯示測(cè)量結(jié)果的，所以我們運(yùn)用 LPC2138 智能化顯示系統(tǒng)來(lái)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。設(shè)計(jì)電源電路必須要注意輸出的電壓、電流、功率；輸入的電壓、電流、功率；電磁抗干擾性能；體積限制；功耗標(biāo)準(zhǔn)；成本控制。其 SP708S 芯片管腳 RST 連接 LPC2138 芯片的 管腳，也即外部排線管腳 28管腳。 圖 34 晶振電路 LPC2138 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 一些微控制器在上電時(shí)會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，但大多數(shù)控制器需要外部輸入復(fù)位信號(hào)。硬件連接如圖 34所示。 VREF 63 I A/D 轉(zhuǎn)換器參考電壓：標(biāo)稱(chēng)電壓與 VDD 相同，但應(yīng)當(dāng)互相隔離以減少噪聲和故障。標(biāo)稱(chēng)電壓與 VSS 相同，但應(yīng)當(dāng)互相隔離以減少噪聲和故障。 RTXC1 3 I RTC 振蕩電路的輸入。 RESET 57 I 外部復(fù)位輸入：該管腳的低電平將器件復(fù)位，并使 I/O 口和外圍功能恢復(fù)默認(rèn)狀態(tài)，處理器從地址 0 開(kāi)始執(zhí)行。 15 I I I － A/D 轉(zhuǎn)換器 0 輸入 3。該模擬輸入總是連接到相應(yīng)的管腳。開(kāi)漏輸出 45 I I I RI1－ UART1 鈴聲指示輸入 EINT2－外部中斷 2 輸入 － A/D 轉(zhuǎn)換器 1 輸入 5。該模擬輸入總是連接到相應(yīng)的管腳。 34 I O I RxD1－ UART1 的接收器輸入 PWM6－脈寬調(diào)制器輸出 6 EINT3－外部中斷 3 輸入 35 O I I RTS1－ UART1 請(qǐng)求發(fā)送輸出 －定時(shí)器 1 捕獲輸入 0 － A/D 轉(zhuǎn)換器 1 輸入 2。該模擬輸入總是連接到相應(yīng)的管腳。該模擬輸入總是連接到相應(yīng)的管腳。 不可用。 LPC2138 引腳描述 圖 32 LPC2138芯片引腳圖 表 33 LPC2138芯片引腳功能介紹 引腳 名稱(chēng) 引腳 號(hào) 類(lèi) 型 描 述 ~ I/O P0 口： P0 口是一個(gè) 32 位雙向 I/O 口。可使用 16 位 Thumb 模式將代碼規(guī)模降低超過(guò) 30%，而性能的損失卻很小。 LPC2138 是基于一個(gè)實(shí)時(shí)仿真和和嵌入式跟蹤的 32/16 位 ARM7TDMISTM CPU的微控制 器。下面就圍繞以處理器為中心對(duì)各主要單元電路進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)。其硬件電路總體設(shè)計(jì)框圖如圖 31 所示。再次，處理的信號(hào)能否得到有效利用需要進(jìn)一步考究。下面我們就主要講述各單元模塊的基本 方案設(shè)計(jì)。只有完成了各部分的工作原理分析和論證，才能夠更好的為系統(tǒng)各單元電路的設(shè)計(jì)做好理論鋪墊。也即△ S=實(shí)現(xiàn)了 級(jí)以上的高精度測(cè)量。為了降低在生產(chǎn)過(guò)程中的宏觀難度，所以我們?cè)谛盘?hào)處理中可達(dá) 到相同效果。由于比較器 LM324 的作用使變化的信號(hào)通過(guò)并進(jìn)入下一級(jí)電路處理轉(zhuǎn)換。 在測(cè)量過(guò)程中為了達(dá)到精度要求我們需要對(duì)極板和極板間的寬度尺寸加以設(shè)計(jì)。 W 值一般設(shè)置在 10mm~20mm之間即可。 W柵極板間的寬度尺寸 。 Q通道 3 脈沖計(jì)數(shù)值 。 X(x)=（ M+(NA)+(PB)+(QC)） *W/K. (212) 其中： X(x)容柵位移傳感器位移量 。向右移時(shí)， U//信號(hào)開(kāi)始就為高電平，而 U1/信號(hào)開(kāi)始為低電平，通過(guò)重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 或門(mén)電路 Y2，可使 U//信號(hào)通過(guò)，從而觸發(fā)加減控制觸發(fā)器使之置“ 1”，實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)。對(duì)獲得的尖脈沖進(jìn)行細(xì)分。其整形后的波形如圖 29所示。于是，只要能夠把頻率測(cè)量出來(lái)，也即可以通過(guò)頻率間接對(duì)應(yīng)測(cè)量的微小位移量。 (210) U=（ 4kπ d Q/Ξ L） *1/V。然而在這四路輸出信號(hào)，信號(hào)沒(méi)有發(fā)生太大變化，只是極板位置相對(duì)發(fā)生平移，從而導(dǎo)致輸出信號(hào)發(fā)生相應(yīng)平移，也即相位移動(dòng)。電容具有隔斷直流阻礙低頻信號(hào)的作用。當(dāng)發(fā)射電極片 1, 2, ?8分別加以激勵(lì)電壓 E 1, E 2, ?E 8時(shí) , 通過(guò)電容耦合在反射極 片上產(chǎn)生電荷 , 再通過(guò)電容在公共接收極上產(chǎn)生電荷輸出。其總體設(shè)計(jì)思路框圖如圖 25所示。在辨向處理方法中，我們就參照光柵傳感器的信號(hào)處理方法。如果有效信號(hào)不能得到保護(hù)和辨識(shí)， 其智能化測(cè)量是無(wú)意義的。下面將具體講述到設(shè)計(jì)方案的具體內(nèi)容。前面考慮到模擬信號(hào)的不穩(wěn)定性，所以綜合分析采用計(jì)數(shù)法測(cè)量頻率。傳感器的柵極板移動(dòng)過(guò)程中的輸出信號(hào)如圖 24 所示。尤其是在我們提出的容柵結(jié)構(gòu)中，隨著測(cè)量位移的移動(dòng)，信號(hào)可能受到的擾動(dòng)情況是非常大。本設(shè)計(jì)的研究也不例外需要對(duì)電信號(hào)的探究。由于要滿足其微量位移的高精度測(cè)量，我們需要將單位寬度的容柵極板進(jìn)行細(xì)分。 在變面積式電容傳感器中，單極式電容表達(dá)式簡(jiǎn)寫(xiě)為 C=Ξ s/ d (22) 假設(shè)初始電容值為 C0=Ξ s0/d； (23) 其中 s0=a*L。 容柵結(jié)構(gòu)的提出 由物理知識(shí)得知，兩塊平行金屬板組成的電容器，其電容值為 C=Ξ s/4kπ d； (21) 式中 S— 兩個(gè)極板相對(duì)有效面積； d— 兩個(gè)極板間的距離； Ξ — 兩個(gè)極板間介質(zhì)的介電常數(shù)。尤其是在信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)中涉及到信號(hào)的放大、微分整形和位移的辨向非常關(guān)鍵。在本課題研究上，提出了容柵位移傳感器測(cè)量系統(tǒng)的許多知識(shí)點(diǎn)，相信讀者收獲斐然。因此，需要一路參考信號(hào)作為移動(dòng)方向的標(biāo)準(zhǔn) 。為了提高精度，定柵一極與動(dòng)?xùn)哦鄻O對(duì)應(yīng)，形成多路信號(hào)。 （ 2）容柵位移傳感器動(dòng)極板柵極信號(hào)的處理。測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，需要通過(guò)程序驅(qū)動(dòng)顯示。 設(shè)計(jì)思路的可行性分析： （ 1）掌握電容傳感器工作原理，結(jié)合柵極移動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程，完成對(duì)容柵重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 傳感器工作原理的熟悉。 （ 2）掌握并學(xué)會(huì)應(yīng)用柵極輸出信號(hào)的處理方法。 （ 4） 智能儀器的關(guān)鍵是系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。如圖 12所示。所以在實(shí)物安裝中是以集成芯片 [3]形式。 其中，傳感器輸出信號(hào)由很多種形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，輸出信號(hào)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。 此次課題的設(shè)計(jì)，就是基于 線位移測(cè)量系統(tǒng) 的 容柵傳感器的研究設(shè)計(jì)。 容柵線位移傳感器運(yùn)用方向也從最初的大位移長(zhǎng)度測(cè)量擴(kuò)大到角度測(cè)量等領(lǐng)域。從當(dāng)前使用的范圍來(lái)看，傳感器 [2]大致分為這幾類(lèi)：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。在現(xiàn)代信息化時(shí)代，尤其是工業(yè)高速發(fā)展時(shí)期，傳感器成為了重要的測(cè)控系統(tǒng)的信息入口。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(jì)，相信會(huì)給讀者帶來(lái)不一樣的收獲。發(fā)達(dá)的制造工業(yè)能夠?yàn)槲覀兊纳鐣?huì)帶來(lái)巨大的貢獻(xiàn)。 sine and cosine signal。辨向處理 。對(duì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究容柵位移傳感器測(cè)量系統(tǒng)具有一定的參考價(jià)值。在測(cè)量計(jì)數(shù)過(guò)程中，由于涉及重要的信號(hào)辨向處理，需要將信號(hào)處理成易于辨識(shí)移動(dòng)方向的尖脈沖信號(hào)。在測(cè)量過(guò)程中，容柵的定極板與動(dòng)極板以梳齒式的方式進(jìn)行電容耦合。 在現(xiàn)代智能化測(cè)量領(lǐng)域，容柵位移傳感器起著重要的作用。放大后的信號(hào)通過(guò)過(guò)零比較器 LM324 整形成為方波。 該設(shè)計(jì)融合了傳感器檢測(cè)技術(shù)和信號(hào)的處理技術(shù)以及軟件的數(shù)顯技術(shù)。微分電路 。the movable plate。 LPC2138 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文