【正文】 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7注：161 16 字 1 行 1601表 35 LCD1601 的指令組設(shè)置碼指 令說(shuō) 明 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0清除顯示幕 0 0 0 0 0 0 0 0 0 *光標(biāo)回到原點(diǎn) 0 0 0 0 0 0 0 0 1 *進(jìn)入模式設(shè)定 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S顯示幕 ON/OFF 0 0 0 0 0 0 1 D C B移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * *功能設(shè)定 0 0 0 0 1 DL N F * *字發(fā)生器地址設(shè)定0 0 0 1 AGC設(shè)置顯示地址 0 0 0 1 ADD忙碌標(biāo)志位 BF 0 0 1 BF顯示數(shù)據(jù) 1 0 寫入數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù) 1 1 讀取數(shù)據(jù)I/D I/D=1 表示加 1， I/D=0 表示減 1S S=1 表示顯示幕 ON S=0 表示 OFFD D=1 表示顯示屏幕 ON D=0 表示顯示屏幕 OFFC C=1 表示光標(biāo) ON C=0 表示光標(biāo) OFFB B=1 表示閃爍 ON B=0 表示顯示閃爍 OFF（續(xù)表）S/C S/C=1 表示顯示屏幕移位 S/C=0 光標(biāo)移位R/L R/L=1 表示右移 R/L=0 表示左移DL DL=1 表示 8 位 DL=0 表示 4 位F F=1 表示 510 點(diǎn)矩陣 F=0 表示 57 點(diǎn)矩陣N N=1 表示 2 行顯示行 N=0 表示 1 行顯示行BF BF=1:內(nèi)部正在動(dòng)作 BF=0:可接收指令或數(shù)據(jù)碼（二） 液晶顯示部分與 89S52 的接口 A T 8 9 S 5 2L C DD 7 D 0ER / WR S圖 319 液晶與 89S52 接口如圖所示：用 89S52 的 P2 口作為數(shù)據(jù)線，用 、 分別作為 LCD的 E、 。AT89S52 還有以下主要特點(diǎn)：① 采用了 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)器（NVSRAM ）技術(shù)；② 其片內(nèi)具有 256 字節(jié) RAM，8KB 的可在線編程（ISP）FLASH 存儲(chǔ)器；③ 有 2 種低功耗節(jié)電工作方式：空閑模式和掉電模式；④ 片內(nèi)含有一個(gè)看門狗定時(shí)器（WDT） ，WDT 包含一個(gè) 14 位計(jì)數(shù)器和看門狗定時(shí)器復(fù)位寄存器(WDTRST) ，只要對(duì) WDTRST 按順序先寫入 01EH，后寫入0E1H， WDT 便啟動(dòng)，當(dāng) CPU 由于擾動(dòng)而使程序陷入死循環(huán)或“ 跑飛”狀態(tài)時(shí)，WDT即可有效地使系統(tǒng)復(fù)位，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。當(dāng)輸入電壓過(guò)量程時(shí)，各位數(shù)輸出全部為零，這一點(diǎn)在使用時(shí)應(yīng)注意。當(dāng)輸入電壓為正，則 POL等于“1”，反之則等于“0”。③ BUSY（21 腳）在雙積分階段（INT+DE）， BUSY 為高電平，其余時(shí)為低電平。因此利用 R/H 端的功能可以使數(shù)據(jù)有保持功能。 ⑦ 輸出為動(dòng)態(tài)掃描 BCD 碼。在常用的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片（如 ADC 080ICL7135 、ICL7109 等）中，ICL7135 與其余幾種有所不同，它是一種四位半的雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器，具有精度高（精度相當(dāng)于14 位二進(jìn)制數(shù)） 、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在這里我設(shè)計(jì) K=1000， =10, =100。IDRO= // ， ＜U IO/IIi (310)pFrp式(310)中, 為平衡電阻。增加 1M 時(shí)很難保證阻值的穩(wěn)定性，而且阻值的絕對(duì)誤差較大。反相比例放大電路的基本電路如圖 38 所示。 其等效電路如圖 35 中（c）所示, 輸出電壓 uL 表達(dá)式與式(3 5）相同, 說(shuō)明只要位移Δx0, 不論 u2 與 u0 是正半周還是負(fù)半周，負(fù)載 RL 兩端得到的電壓 uL 始終為正。 輸出信號(hào) uL 從變壓器 T1 與 T2 的中心抽頭引出。R1 是 Q1 的偏流電阻。（3）振蕩頻率：考慮 LL 2 間的互感，電路的振蕩頻率可近似表示為：012()fCMC???? 振蕩器電路在本系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)圖 34 振蕩器設(shè)計(jì)電路本設(shè)計(jì)如圖 34 采用電感三點(diǎn)式 LC 振蕩回路，電感線圈 L 和電容 C3 組成振蕩回路。 振蕩器電路設(shè)計(jì)及其說(shuō)明 電感三點(diǎn)式振蕩器原理的介紹（1）電路組成 圖 33 電感三點(diǎn)式振蕩器（a） 電感三點(diǎn)式振蕩電路電路 （b） 交流等效電路電感三點(diǎn)式振蕩器電路組成如圖 33(a)由圖可見，這種電路的 LC 并聯(lián)諧振電路中的電感有首端、中間抽頭和尾端三個(gè)端點(diǎn)，其交流通路分別與放大電路的集電極、發(fā)射極(地) 和基極相連，反饋信號(hào)取自電感 L2 上的電壓，因此，習(xí)慣上將圖 33(a)所示電路稱為電感三點(diǎn)式 LC 振蕩電路，或電感反饋式振蕩 電路。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。同時(shí)它也為直流放大做準(zhǔn)備。如圖 31 所示。調(diào)幅電路：傳感器電感 L 與電容 C、變壓器原邊串聯(lián)在一起，接入交流電源U，變壓器副邊將有電壓 U0 輸出，輸出電壓的頻率與電源頻率相同，而幅值隨著電感 L 而變化，如圖 28（ a） 28（b）為輸出電壓 U0 與電感 L 的關(guān)系曲線，其中 L0 為諧振點(diǎn)的電感值。②差動(dòng)式的非線性項(xiàng)(忽略高次項(xiàng))。RCLZ圖 25 電感式傳感器的等效電路等效線圈阻抗為 （216）()jRjLCZ??????????將上式有理化并應(yīng)用品質(zhì)因數(shù) Q=ωL/R，可得 （217）2222 21(1)()LCjLQRZCLQ??????????????????當(dāng) Qω2LC 且 ω2LC1 時(shí)，上式可近似為  ZRjL? 交流電橋式測(cè)量電路Z1Z2Z3163。使用最廣泛的是變氣隙厚度 式電感傳感器。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí), 氣隙厚度 發(fā)生改變, 引起磁? ?路中磁阻變化, 從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化, 因此只要能測(cè)出這種電感量的變化, 就能確定銜鐵位移量的大小和方向。電感式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 工作可靠, 測(cè)量精度高, 零點(diǎn)穩(wěn)定, 輸出功率較大等一系列優(yōu)點(diǎn), 其主要缺點(diǎn)是靈敏度、線性度和測(cè)量范圍相互制約, 傳感器自身頻率響應(yīng)低, 不適用于快速動(dòng)態(tài)測(cè)量。簡(jiǎn)明闡述了電感傳感器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。另外，由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的噪聲、輻射干擾等對(duì)傳感器檢測(cè)精度的影響很大，傳感器的測(cè)量電路以及上位機(jī)的發(fā)熱、振動(dòng)、電磁輻射等也能影響傳感器的正常工作，所以不但要設(shè)計(jì)電感傳感器精密測(cè)量系統(tǒng)，還要研制合適的外設(shè)接口電路。相對(duì)于其它的微位移測(cè)量系統(tǒng)，電感測(cè)微系統(tǒng)的測(cè)量電路比較復(fù)雜，其設(shè)計(jì)和制作的合理性對(duì)測(cè)量精度和可靠性的影響是很大的；同時(shí)，在測(cè)量系統(tǒng)中，利用控制器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理功能，合理地設(shè)計(jì)軟件，同樣可以提高測(cè)量的可靠性和抗干擾性，從而提高儀器的測(cè)量性能。因此，要提高電感測(cè)量系統(tǒng)的精度可以從提高測(cè)頭精度及其測(cè)量電路精度兩方面考慮。1mm，但是價(jià)格昂貴；國(guó)內(nèi)也有好幾個(gè)廠家、院校及科研單位從事電感測(cè)微系統(tǒng)的研制和開發(fā)，其中最有代表的是中原量?jī)x。 課題的研究現(xiàn)狀傳感器的研究始于上世紀(jì) 30 年代，它以材料的物理、化學(xué)和生物、理化效應(yīng)為基礎(chǔ)，由物理、化學(xué)、材料科學(xué)、器件物理和工藝以及電子工程等多種學(xué)科交織發(fā)展形成，是研究非電量信息與電量間轉(zhuǎn)換的一門跨學(xué)科的邊緣技術(shù)科學(xué)。我國(guó)在上世紀(jì)八十年代后期開始對(duì)傳感器技術(shù)的發(fā)展給予充分的重視，國(guó)務(wù)院發(fā)布的信息技術(shù)政策中把傳感器列為重點(diǎn)發(fā)展的新技術(shù)之一，在國(guó)家的“七五” 、 “八五”、 “九五”、 “十五” 國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃中連續(xù)八次將傳感器技術(shù)列為專項(xiàng)組織攻關(guān)，在高精度測(cè)量中，電感傳感器應(yīng)用廣泛。設(shè)計(jì)過(guò)程中用 Protel99 SE 對(duì)電路原理圖進(jìn)行了繪制，選用了單片機(jī)的開發(fā)工具 Keil C51μvision2 對(duì)軟件設(shè)計(jì)中的程序進(jìn)行編寫、編譯、模擬仿真，電路正常，完成了課題要求的電感傳感器對(duì)位移測(cè)量并顯示結(jié)果。文中介紹了整體電路的設(shè)計(jì)和單片機(jī)系統(tǒng)的硬件及軟件流程。一些早已形成傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)達(dá)國(guó)家在上世紀(jì)末乃至本世紀(jì)仍把傳感器技術(shù)作為重點(diǎn)技術(shù)加以發(fā)展。所以必須研制和改進(jìn)電感傳感器測(cè)量系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的性能。電感測(cè)微儀的精度現(xiàn)在可以做到很高：國(guó)外以瑞士 TESA、意大利 MARPOSS、日本東京精密為代表，測(cè)量?jī)x的分辨力可達(dá) ，線性測(cè)量范圍達(dá) 177。高精度電感測(cè)量系統(tǒng)包括電感傳感器測(cè)頭、二次測(cè)量電路及相應(yīng)的軟件。而對(duì)其測(cè)量電路進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)或改進(jìn)，使之與成熟的電感測(cè)頭技術(shù)相適應(yīng)則是一項(xiàng)低成本、高收益的措施，很適合目前國(guó)內(nèi)的超精測(cè)量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。所以要研究展寬電感式位移傳感器線性范圍、提高測(cè)量精度的方法。主要內(nèi)容如下:（1）在對(duì)傳感器作了綜述的基礎(chǔ)上，對(duì)電感傳感器的類型、功能以及特點(diǎn)進(jìn)行了全面的闡述。2 電感傳感器 電感傳感器的介紹電感傳感器就是利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量如位移、壓力、流量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感量 L 或互感量 M 的變化, 再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出, 這種裝置稱為電感式傳感器。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成, 在鐵芯和銜鐵之間有氣隙, 氣隙厚度為 ,傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。若忽略磁路磁損, 則磁路總磁阻為 Rm = （2120LSS???3） 式(2 3)中：μ 1——鐵芯材料的導(dǎo)磁率； μ2——銜鐵材料的導(dǎo)磁率；  L1——磁通通過(guò)鐵芯的長(zhǎng)度；  L2——磁通通過(guò)銜鐵的長(zhǎng)度；  S1——鐵芯的截面積；  S2——銜鐵的截面積；  μ0——空氣的導(dǎo)磁率；S0——?dú)庀兜慕孛娣e；  ——?dú)庀兜暮穸龋?通常氣隙磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯和銜鐵的磁阻, 即20LS?? （24）10?則式(2 3）可近似為 Rm = （25）02S??聯(lián)立式(2 – 1)，式(2 2）及式 (2 5）, 可得 （220mwL??6）上式表明, 當(dāng)線圈匝數(shù)為常數(shù)時(shí), 電感 L 僅僅是磁路中磁阻 Rm 的函數(shù), 只要改變 或 S0 均可導(dǎo)致電感變化, 因此變磁阻式傳感器又可分為變氣隙厚度 的傳感器? ?和變氣隙面積 S0 的傳感器。  電感式傳感器的等效電路電感式傳感器的線圈并非是純電感，有功分量包括：線圈線繞電阻和渦流損耗電阻及磁滯損耗電阻，這些都可折合成為有功電阻，其總電阻可用 R 來(lái)表示；無(wú)功分量包含：線圈的自感 L, 繞線間分布電容 C。差動(dòng)傳感器電感的總變化量 ΔL=ΔL1+ΔL2, 具體表達(dá)式為： （221）412022LL??????????????????????對(duì)上式進(jìn)行線性處理, 即忽略高次項(xiàng)得 （222）0L??靈敏度 K0 為 （223）02K???比較單線圈式和差動(dòng)式有：①差動(dòng)式變間隙電感傳感器的靈敏度是單線圈式的兩倍。 諧振式測(cè)量電路 oU?O L0 LoU?T?C L(a) (b)GC L ffo L(a) (b) 圖 28 諧振式調(diào)幅電路 圖 29 諧振式調(diào)頻電路 （a）等效電路 （b）U 0 與 L 的關(guān)系 （a）等效電路 （b）f 與 L 的關(guān)系 諧振式測(cè)量電路分為：諧振式調(diào)幅電路和諧振式調(diào)頻電路。3 電感傳感器接口電路的設(shè)計(jì) 電感傳感器接口電路的設(shè)計(jì)框圖振 蕩 器交 流放 大 相 敏檢 波 直 流放 大A/D轉(zhuǎn)換 單 片 機(jī)穩(wěn) 壓 電 源LCD顯 示電 感傳 感器圖 31 電感傳感器接口電路的設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)共分為六大部分，分別為傳感器模塊、振蕩器電路模塊、相敏檢波電路模塊、交直流放大電路模塊、A/D 轉(zhuǎn)換單片機(jī)控制和液晶顯示電路模塊、電源模塊。相敏檢波的功能比較特殊，它能將交流的雙曲線型包路線還原成直線、這直線正可以代表傳感器鐵芯位移的變化量。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。它通過(guò)編制軟件實(shí)現(xiàn)儀表的高精度、智能化、多功能化，經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)與使用，已證明其精度高、操作方便、性能穩(wěn)定。當(dāng)加大 L2(或減小 L1)時(shí)，有利于起振。C4 為交流反饋信號(hào)提供交流通道，并有去耦濾波的功能。 參考信號(hào) u0 通過(guò)變壓器 T2 加入環(huán)形電橋的另一個(gè)