【正文】 ................................................35 編譯環(huán)境的介紹 ......................................................................................................35 Keil C51 簡(jiǎn)介 ...................................................................................................35 μVision2 集成開發(fā)環(huán)境 ...................................................................................36 Keil C51 的使用 ...............................................................................................37 軟件設(shè) 計(jì)流程圖 ......................................................................................................38 軟件編程 ..................................................................................................................39 初始化 ...............................................................................................................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(duì)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。不難看出，傳感器技術(shù)是涉及國民經(jīng)濟(jì)及國防科研各領(lǐng)域的重要技術(shù)。高精度電感式位移傳感器暨電子測(cè)量?jī)x是用于零件尺寸和形位測(cè)量與檢驗(yàn)的設(shè)備，由于精度高、性能穩(wěn)定、使用方便，在國內(nèi)、外得到廣泛應(yīng)用。在電感傳感器測(cè)頭的技術(shù)水平已經(jīng)比較成熟情況下，如果靠繼續(xù)提高電感測(cè)頭的精度來提高系統(tǒng)整體精度將付出很高的代價(jià)，會(huì)增加系統(tǒng)成本。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容基于對(duì)電感傳感器測(cè)量電路的分析和初步研究，本課題將對(duì)傳統(tǒng)的電感傳感器精密測(cè)量電路系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，具體內(nèi)容如下：本文在對(duì)傳統(tǒng)的電感測(cè)微儀結(jié)構(gòu)及性能、電感傳感器位移測(cè)量系統(tǒng)的理論及應(yīng)用進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種具有體積小、成本低、壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快、能滿足不同量程和不同分辨率等特點(diǎn)的電感傳感器接口電路。它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。 電感傳感器測(cè)量電路電感式傳感器的測(cè)量電路有交流電橋式、變壓器式交流電橋以及諧振式等。由于 U 是交流電壓， 輸出指示無法判斷位移方向，必須配合相敏檢波電路來解決。（3）相敏檢波電路模塊：從放大器的輸出電壓中，將位移的變化信號(hào)解調(diào)出來，并分辨出傳感器的鐵芯位置是向上還是向下。目前，國內(nèi)常用的電感測(cè)微儀有指針式和數(shù)字式兩種，存在的問題較多，如高精度測(cè)量范圍小，零位調(diào)節(jié)不方便、功能單一和通用性差等。穩(wěn)壓管 D3 用來進(jìn)一步穩(wěn)定振蕩器電源電壓，以保證振蕩器振幅的穩(wěn)定和頻率的穩(wěn)定；R3 是它的限流電阻。 (31)0012un? (32)2211根據(jù)變壓器的工作原理, 考慮到 O、M 分別為變壓器 T T2 的中心抽頭, 則有 （33）0012un? （34）2211?式中 n1, n2 為變壓器 T T2 的變比。K F 取值范圍： ～100。本設(shè)計(jì)才用兩級(jí)反相比例電路的設(shè)計(jì)，電路的總的放大倍數(shù) 。⑤ 所有輸出端和 TTL 電路相容。需要注意的是，若上一周期為保持狀態(tài)（R/H=“0”）則 ST 無脈沖信號(hào)輸出。 ⑧ BBBB1（11113 腳）該四端為轉(zhuǎn)換結(jié)果 BCD 碼輸出，采用動(dòng)態(tài)掃描輸出方式，即當(dāng)位選信號(hào) D5=“1”時(shí)，該四端的信號(hào)為萬位數(shù)的內(nèi)容，D4=“1”時(shí)為千位數(shù)內(nèi)容，其余依次類推。(1) 顯示地址：內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)地址：SB7=0(DB0～DB6)第一行00、002… …等，第二行 442… …等，可配合檢測(cè) DB7=1 (RS=0,R/W=1)讀取目前顯示字的地址，判斷是否需要換行。 ICL7135 需要外部的時(shí)鐘信號(hào)，本設(shè)計(jì)采用 CD4060 來對(duì) 4M 信號(hào)進(jìn)行 3 2 分頻得到 125KHz 的時(shí)鐘信號(hào)。在 DE 階段開始時(shí)變低。7135 一次A/D 轉(zhuǎn)換周期分為四個(gè)階段：自動(dòng)調(diào)零（AZ） ； 被測(cè)電壓積分（INT） ；基準(zhǔn)電壓反積分（DE） ；積分回零（ZI） 。本設(shè)計(jì)采用雙積 A/D 轉(zhuǎn)換器，它的性能比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高，具有很高的抗干擾能力，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是工作速度較低。當(dāng)確定電源電壓后，集成運(yùn)放最大輸出幅度被稱為飽和輸出電壓（U B） 。交流放大器的輸出信號(hào)電壓接到振蕩器變壓器中間的抽頭“9”上，在這種電路中只有當(dāng)“6”點(diǎn)為正周期時(shí)，DD5 截止，D6 、D7 導(dǎo)通，才有電流到直流放大電路中放大，因此是一種半坡相敏整流電路。 相敏檢波電路設(shè)計(jì)及其說明 相敏檢波電路原理的介紹相敏檢波電路如圖 35 所示。根據(jù) 射同基反 的原則，也可以判別三點(diǎn)式振蕩 電路 的相位平衡條件，方法是先畫出交流等效電路如圖 33(b)所示,顯然該電路符合 射同基反的原則，因此滿足相位平衡條件。（6）電源模塊為各器件提供電壓。當(dāng) L1/(2)fC??變化時(shí)，振蕩頻率隨之變化，根據(jù) f 的大小即可測(cè)出被測(cè)量的值。RoU?U?圖 26 交流電橋測(cè)量電路把傳感器的兩個(gè)線圈作為電橋的兩個(gè)橋臂 Z1 和 Z2，另外兩個(gè)相鄰的橋臂用純電阻 R 代替。  ——穿過線圈的磁通。附錄一詳細(xì)介紹了 ptotel 99 SE 的使用。由于傳感器自身和測(cè)量電路部分不同程度地存在非線性誤差，為了提高測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，擴(kuò)大其使用范圍和提高系統(tǒng)的性價(jià)比，對(duì)傳感器輸出信號(hào)或其它模擬信號(hào)進(jìn)行非線性補(bǔ)償來減小甚至消除非線性誤差就顯得尤為重要。在超精密加工技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，電感測(cè)微系統(tǒng)的精度有待于進(jìn)一步提高。目前國產(chǎn)高精度傳感器的非線性指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到 %，已能滿足大部分需要，但對(duì)一些要求更高的場(chǎng)合，則無產(chǎn)品可供選擇，且測(cè)量?jī)x的功能單一、常年未變。電感傳感器的接口電路設(shè)計(jì)摘要：位移測(cè)量具有廣泛應(yīng)用，電感式傳感器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、輸出功率大、線性好、抗干擾和穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)獲得了大量的應(yīng)用?？傮w來說，目前國外的傳感器生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)，精度水平和可靠性較高，而國內(nèi)傳感器技術(shù)水平與國外有相當(dāng)大的差距。而國內(nèi)在此方面的研究還比較落后，相同精度下的線性范圍一般僅達(dá) ，而且測(cè)量?jī)x的功能單一、技術(shù)水平發(fā)展慢。為提高系統(tǒng)的整體性能，人們?cè)诎l(fā)展傳感器和數(shù)字化信息采集系統(tǒng)方面開展了大量富有成果的研究工作，主要體現(xiàn)在以下二方面：一、為大力改進(jìn)傳統(tǒng)傳感器的性能，采用高精度、高穩(wěn)定度的元器件以及各種校正電路，使傳感器特性得到了一定的改善；二、采用數(shù)字化儀表作為傳感器與計(jì)算機(jī)之間的接口，它將傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并作相應(yīng)的預(yù)處理后再傳送給計(jì)算機(jī)。采用高性能、低價(jià)格、小體積的微處理器進(jìn)行控制并實(shí)現(xiàn)信息處理與管理；小體積器件使電路板尺寸很小，并與傳感元件一體化設(shè)計(jì)，從而使整個(gè)系統(tǒng)具有體積小、成本低的特點(diǎn)。  w——線圈的匝數(shù)。189。通常把傳感器電感 L 和電容 C 接入一個(gè)振蕩回路中，其振蕩頻率 。（5）A/D 轉(zhuǎn)換、單片機(jī)控制和液晶顯示電路模塊是把放大后的傳感器信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后輸入單片機(jī)控制，最終將結(jié)果顯示在液晶顯示器上以便記錄數(shù)據(jù)。（2）振蕩條件分析 相位平衡條件：現(xiàn)在采用瞬時(shí)極性法分析圖所示的相位條件：設(shè)從反饋線的點(diǎn)b 處斷開，同時(shí)輸入 vb 為(+) 極性的信號(hào)，由于在純電阻負(fù)載的條件下，共射電路具有倒相作用，因而其集電極電位瞬時(shí)極性為(－)，又因 2 端交流接地，因此 3 端的瞬時(shí)電位極性為 (+)，即反饋信號(hào) vf 與輸入信號(hào) vb 同相，滿足相位平衡條件。所以電路滿足了振蕩的平衡條件，振蕩可以繼續(xù)維持下去。 相敏檢波電路在本系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)相敏檢波電路在本系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)如下圖 37，參考電壓與供電電壓從同一振蕩器取出。值得注意的是，大部分通用集成運(yùn)放輸出幅度低于電源電壓。圖 39 交流放大器的設(shè)計(jì) 直流放大電路在本系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)經(jīng)上述反相比例放大電路的設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)一個(gè)放大倍數(shù)為 10 的直流放大器如下圖 310：圖 310 直流放大器的設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換單片機(jī)控制和液晶顯示部分的設(shè)計(jì)A/D 轉(zhuǎn)換單片機(jī)控制和液晶顯示電路設(shè)計(jì)如下圖 311：圖 311 A/D 轉(zhuǎn)換單片機(jī)控制和液晶顯示電路的設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換電路A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度對(duì)測(cè)量電路極其重要，它的參數(shù)關(guān)系到測(cè)量電路性能。㈡ 7135 數(shù)字部分?jǐn)?shù)字部分主要由計(jì)數(shù)器、鎖存器、多路開關(guān)及控制邏輯電路等組成。該信號(hào)在 BUSY信號(hào)結(jié)束時(shí)變高。 圖 315 ICL7135 與系統(tǒng)的連接圖 圖 316 CD4060 時(shí)鐘發(fā)生電路 （三） 與單片機(jī)系統(tǒng)的串行連接在 ICL7135 與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接時(shí)，使用并行采集方式，要連接 BCD 碼數(shù)據(jù)輸出線，可以將 ICL7135 的/STB 信號(hào)接至 AT89S52 的 （INT0） 。表 33 LCD1601 161 顯示字的地址1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1600 01 02 03 04 05 06 07 40 41 42 43 44 45 46 47(2) 外部地址：DB7=1,亦即 80H＋內(nèi)部計(jì)數(shù)地址，可以用此方式將字顯示在某一位置。在個(gè)、十、百、千四位數(shù)的內(nèi)容輸出時(shí)，BCD 碼范圍為 00001001，對(duì)于萬位數(shù)只有 0 和 1 兩種狀態(tài)，所以其輸出的 BCD 碼為“0000”和“0001”。ST 信號(hào)主要用來控制將轉(zhuǎn)換結(jié)果向外部鎖存器、UARTs 或微處理器進(jìn)行傳送。 ⑥ 有過量程（OR）和欠量程（UR）標(biāo)志信號(hào)輸出，可用作自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)。 、12K?A1分別為第一級(jí)、第二級(jí)的放大倍數(shù)。通常，R r 和 RF 的取值為 1K～1M，并盡可能通過選擇小阻值 Ri 的方法。采用電路分析的基本方法, 可求得圖 35中（b）所示電路的輸出電壓 uL 的表達(dá)式: （35）21()LRun??同理當(dāng) u2 與 u0 均為負(fù)半周時(shí), 二極管 VDV D3 截止, VD VD4 導(dǎo)通。C4 為交流反饋信號(hào)提供交流通道，并有去耦濾波的功能。它通過編制軟件實(shí)現(xiàn)儀表的高精度、智能化、多功能化，經(jīng)過反復(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。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。 諧振式測(cè)量電路 oU?O