【正文】 ....................................................................................................39 液晶顯示器編程 ...............................................................................................39 主程序編程 .......................................................................................................425 結(jié)論 ................................................................................................................................45參 考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................46致 謝 ..................................................................................................................................47附錄 A..................................................................................................................................481 緒論 本文的課題背景及意義21 世紀(jì)是人類全面進(jìn)入信息電子化的時(shí)代，隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展，使得人們需要獲得的電子信息種類日益增加，需要信息傳遞的速度加快，信息處理能力增強(qiáng)，因此要求與此相對應(yīng)的信息采集技術(shù)——傳感器技術(shù)必須跟上信息化發(fā)展的需要。在信息社會中，人們?yōu)榱送苿由鐣a(chǎn)力的發(fā)展，需要用傳感器來檢測許多非電量信息，如位移、力、壓力、流量、速度、溫度、濕度以及生物量等等。電感傳感器是很重要的一類傳感器，它作為一種位置反饋元件，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于幾乎所有自動化控制的行業(yè)與領(lǐng)域之中，對檢測和自動控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行具有關(guān)鍵性的作用。而且無論是光柵、容柵、還是電感調(diào)頻、電感差動變壓器式的位移傳感器測量系統(tǒng)大多擺脫不了 1 次儀表(傳感器)+2 次儀表+3 次儀表的模式，使儀器體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易受環(huán)境干擾，精度很難進(jìn)一步提高，可靠性難以保證。為了提高傳感器及其測量系統(tǒng)的性能，新的技術(shù)和方法不斷地被應(yīng)用于傳感器測量系統(tǒng)中，傳感器技術(shù)不斷發(fā)展。電感式傳感器因其具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、輸出功率大、輸出阻抗小、沒有觸點(diǎn)摩擦問題、抗干擾能力強(qiáng)、對工作環(huán)境要求不高、測量精度及分辨力較高、示值誤差較小以及穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)在精密計(jì)量和測試領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。由中原量儀生產(chǎn)的 DGS6C 和 DGS6D 型數(shù)顯電感測微儀與該廠生產(chǎn)的 DGC8ZG/A 型或 DGC6PG/A 型電感式傳感器組合使用，用于機(jī)械加工中的精密測量，其性能指標(biāo)如下表 11：表 11 DGS 系列電感測頭性能指標(biāo)檔位 測量范圍 m?分辨率 ?示值誤差 m?第一檔 10? ??第二檔 100 第三檔 1000 1 10可見其性能指標(biāo)與國外生產(chǎn)的電感測微儀比較，還存在很大的差距。目前國內(nèi)生產(chǎn)的電感測微系統(tǒng)還普遍如下問題：高精度檔位量程范圍小，分辨率不高，漂移比較大，穩(wěn)定性差等。從目前來看，電感測頭的技術(shù)水平在國內(nèi)外已經(jīng)相當(dāng)成熟：在國內(nèi)最有代表性的中原量儀生產(chǎn)的 DGC 系列差動電感測頭線性度優(yōu)于177。由美國 NCODER 生產(chǎn)的 LVDT 測頭的靈敏度達(dá)到 900mV/mm，溫度漂移為 %/℃，穩(wěn)定性為 24 小時(shí)內(nèi)小于 %，精確度為 %。而且實(shí)驗(yàn)證明，即使選用性能很高的傳感測頭，其測量電路的性能跟不上，也無法提高整臺儀器的測量性能。各種對傳感器信號進(jìn)行非線性誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ū惶岢鰜?，包括硬件補(bǔ)償法：調(diào)節(jié)交流電橋橋臂法、連續(xù)模擬補(bǔ)償法、電橋非線性模擬連續(xù)補(bǔ)償法、傳感器特性非線性的連續(xù)模擬補(bǔ)償法等；軟件補(bǔ)償法：校正函數(shù)法、擬合法、函數(shù)分段擬合和線性插值的綜合算法等。精度更高、速度更快、更準(zhǔn)確、更能適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境和要求，這是測量技術(shù)的發(fā)展方向。為滿足能對不同量程和不同分辨率的信號調(diào)理要求，也應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的量程變換電路，從完成電感傳感器接口電路設(shè)計(jì)，最終通過電感傳感器將測量位移的變化量以電壓的形式顯示在液晶顯示屏上。（2）進(jìn)行了電路硬件設(shè)計(jì)。（3）在對電感傳感器電路的功能研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制程序，系統(tǒng)程序分為初始化模塊、液晶顯示模塊和主程序模塊。這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制, 在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中被廣泛采用。 電感傳感器的工作原理1圖 22 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖 2 2 所示。根據(jù)電感定義, 線圈中電感量可由下式確定: （21）wLI???式（21 ）中: ——線圈總磁鏈。?由磁路歐姆定律, 得 （22）mIwR?式（22 ）中, Rm 為磁路總磁阻。 ? 電感傳感器的輸出特性設(shè)電感傳感器初始?xì)庀稙?, 初始電感量為 L0, 銜鐵位移引起的氣隙變化量為0?, 從式(2 6）可知 L 與 之間是非線性關(guān)系, 特性曲線如圖 2 3 表示。為了減小非線性誤差，實(shí)際測量中廣泛采用差動變隙式電感傳感器。189。設(shè) Z1=Z+ΔZ1 (218)Z2=Z－ΔZ 2 (219) Z 是銜鐵在中間位置時(shí)單個(gè)線圈的復(fù)阻抗，ΔZ ΔZ 2 分別是銜鐵偏離中心位置時(shí)兩線圈阻抗的變化量。單線圈的非線性項(xiàng)（忽略高次項(xiàng))： （224）20/L????????? （225）300/?由于 ，因此，差動式的線性度得到明顯改善。當(dāng)傳感器銜鐵上移：如 Z1=Z+ΔZ，Z 2=Z－ΔZ 此時(shí) （228）oL??????當(dāng)傳感器銜鐵下移：如 Z1=Z－ΔZ ，Z 2=Z+ΔZ 此時(shí) （229） 2oUL??可知：銜鐵上下移動相同距離時(shí)，輸出電壓相位相反，大小隨銜鐵的位移而變化。此電路特點(diǎn)：靈敏度很高，但線性差，適用于線性度要求不高的場合。圖 29（ b）表示 f 與 L 的關(guān)系曲線，它具有嚴(yán)重的非線性關(guān)系。（1）傳感器模塊是整個(gè)系統(tǒng)的感應(yīng)元件，它能把位移的變化量轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾娦盘栆怨┖罄m(xù)電路使用。若是單一頻率對放大器也就不存在頻帶要求，這樣就有利于電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試。（4）交直放大電路模塊是放大傳感器的輸出信號。 電感傳感器接口電路的原理圖、工作原理及其功能圖 32 電感傳感器接口的電路的原理圖該電感傳感器接口電路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、A/D 轉(zhuǎn)換、單片機(jī)系統(tǒng)及液晶顯示（ LCD）。當(dāng)測頭帶動銜鐵上下移動時(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。例如，檢查工件的厚度、內(nèi)徑、外徑、橢圓度、平行度、直線度、徑向跳動等，被廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械制造業(yè)、晶體管和集成電路制造業(yè)以及國防、科研、計(jì)量部門的精密長度測量。從并聯(lián)諧振回路時(shí)得出結(jié)論可知：諧振時(shí)，回路電流遠(yuǎn)比外電路電流大，3兩端近似呈現(xiàn)純電阻特性。幅度平衡條件：電路的幅度平衡條件為 。此電路接在晶體管（Q1，Q2）的發(fā)射極上，其電壓放大倍數(shù) K 略小于 1 靠自耦變壓升壓使反饋到 Q1 的基極電壓升高。所以，振蕩器的振蕩頻率為： KHzL???????這種接成射極輸出器形式的振蕩器有較高的負(fù)載能力。同時(shí)，C2 還是隔直電容，它能阻擋線圈 2 端間的直流成分流入基極。V DV DV DV D4 為四個(gè)性能相同的二極管, 以同一方向串聯(lián)成一個(gè)閉合回路, 形成環(huán)形電橋。平衡電阻 R 起限流作用, 避免二極管導(dǎo)通時(shí)變壓器 T2 的次級電流過大。Δx 0 時(shí), u2 與 u0 為同頻同相, 當(dāng) u2 與 u0 均為正半周時(shí), 見圖 341 中（a）, 環(huán)形電橋中二極管 VDＶ D4 截止, VDV D3 導(dǎo)通, 則可得如圖 35（b）的等效電路。當(dāng) Δx0 時(shí),u 2 與 u0 為同頻反相。同理，在另半周期即“6”點(diǎn)為“”的半周期時(shí)，DD7 截止，D4 、D5 導(dǎo)通，沒有電流流到直流放大電路中。圖中,RF 被稱為反饋電阻， Rr 被稱為輸入電阻，R P 被稱為平衡電阻。根據(jù)實(shí)際需要，兼顧漂移誤差和閉環(huán)帶寬的要求，選擇閉環(huán)放大倍數(shù)。從提高 KF 的準(zhǔn)確度考慮，R r 和 RF 的阻值以 1～100K 為宜?；娟P(guān)系式為 KF=UO/Ui=RF/Rr (37)式(37)中，K F 為閉環(huán)放大倍數(shù)，有時(shí)用 20lgKF 表示，記為(dB)；U i 為輸入信號；U O 為輸出信號。 UIO 為集成運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓。 交流放大電路在本系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)交流放大器電路如下圖 39。2K又上式 50 可知， =3K。在對轉(zhuǎn)換精度要求較高，而對轉(zhuǎn)換速度要求不高的場合如電壓測量有廣泛的應(yīng)用。（2） 7135 的應(yīng)用圖 313 ICL7135 的引腳圖㈠ 7135 主要特點(diǎn)如下：① 雙積型 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速度慢。 ④ 模擬出入可以是差動信號，輸入電阻極高，輸入電流典型值 1PA。 ⑧ 對外提供六個(gè)輸入,輸出控制信號(R/H,BUSH,ST,POL,OR,UR),因此除用于數(shù)字電壓表外,還能與異步接收 /發(fā)送器,微處理器或其它控制電路連接使用。具體內(nèi)部轉(zhuǎn)換過程這里不做祥細(xì)介紹，主要介紹引腳的使用。若把 R/H 端用作啟動功能時(shí)，只要在該端輸入一個(gè)正脈沖（寬度≥300ns），轉(zhuǎn)換器就從 AZ 階段開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。因?yàn)槊總€(gè)選信號（D5D1 ）的正脈沖寬度為 200 個(gè)時(shí)鐘周期（只有 AZ 和 DE 階段開始時(shí)的第一個(gè) D5 的脈沖寬度為 201 個(gè) CLK 周期），所以 ST 負(fù)脈沖之間相隔也是 200個(gè)時(shí)鐘周期。因此利用 BUSY 功能，可以實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的遠(yuǎn)距離雙線傳送，其還原方法是將 BUSY 和 CLK“與”后來計(jì)數(shù)器，再減去 10001 就可得到原來的轉(zhuǎn)換結(jié)果。⑤ UR（28 腳）當(dāng)輸入電壓等于或低于滿量程的 9%，則一當(dāng) BUST 信號結(jié)束，UR 將會變高。該信號 DE 階段開始時(shí)變化，并維持一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換調(diào)期。利用這個(gè)特性，可使得顯示器件在過程時(shí)產(chǎn)生一亮一暗的直觀現(xiàn)象。 最后還要說明一點(diǎn)，由于數(shù)字部分以 DGNG 端作為接地端，所以所有輸出端輸出電平以 DGNG 作為相對參考點(diǎn)。圖 316 為 CD4060 時(shí)鐘發(fā)生電路，CD4060 計(jì)數(shù)為 14 級2 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在數(shù)字集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且 CD4060 還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。 液晶顯示部分顯示接口用來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，命令或采集的電壓數(shù)據(jù)。(一) 1601 使用說明圖 318 1601 引腳圖表 31 LCD1601 液晶模塊的引腳引腳 符號 功能說明1 GND 接地2 Vcc ＋5V3 VL 驅(qū)動 LCD，一般將此腳接地4 RS寄存器選擇 0：指令寄存器（WRITE）Busy flag,位址計(jì)數(shù)器（READ） 1：數(shù)據(jù)寄存器（ WRITE,READ）5 R/W READ/WRITE 選擇 1：READ 0：WTITE6 E 讀寫使能（下降沿使能）7 DB0 低 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線8 DB19 DB210 DB311 DB412 DB513 DB614 DB7高 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線另外 DB7 也是一個(gè) Busy flag寄存器選擇，如表所示：表 32 寄存器選擇控制線操作RS R/W 操作說明0 0 寫入指令寄存器（清除屏幕…等）0 1 讀 Busy flag(DB7),以及讀取位址計(jì)數(shù)器（ DB0~DB6)值1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)Busy flag(DB7)：在此位未被清除為“0” 時(shí)，LCD 將無法再處理其他指令要求