【正文】 ................................................35 編譯環(huán)境的介紹 ......................................................................................................35 Keil C51 簡介 ...................................................................................................35 μVision2 集成開發(fā)環(huán)境 ...................................................................................36 Keil C51 的使用 ...............................................................................................37 軟件設(shè) 計流程圖 ......................................................................................................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 ..............................................................................................................................46致 謝 ..................................................................................................................................47附錄 A..................................................................................................................................481 緒論 本文的課題背景及意義21 世紀是人類全面進入信息電子化的時代，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，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。不難看出，傳感器技術(shù)是涉及國民經(jīng)濟及國防科研各領(lǐng)域的重要技術(shù)。高精度電感式位移傳感器暨電子測量儀是用于零件尺寸和形位測量與檢驗的設(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)提高電感測頭的精度來提高系統(tǒng)整體精度將付出很高的代價，會增加系統(tǒng)成本。 本課題的主要研究內(nèi)容基于對電感傳感器測量電路的分析和初步研究，本課題將對傳統(tǒng)的電感傳感器精密測量電路系統(tǒng)進行了改進，具體內(nèi)容如下：本文在對傳統(tǒng)的電感測微儀結(jié)構(gòu)及性能、電感傳感器位移測量系統(tǒng)的理論及應(yīng)用進行研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種具有體積小、成本低、壽命長、反應(yīng)速度快、能滿足不同量程和不同分辨率等特點的電感傳感器接口電路。它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。 電感傳感器測量電路電感式傳感器的測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)計才用兩級反相比例電路的設(shè)計，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 無脈沖信號輸出。 ⑧ BBBB1（11113 腳）該四端為轉(zhuǎn)換結(jié)果 BCD 碼輸出，采用動態(tài)掃描輸出方式，即當位選信號 D5=“1”時，該四端的信號為萬位數(shù)的內(nèi)容，D4=“1”時為千位數(shù)內(nèi)容，其余依次類推。(1) 顯示地址：內(nèi)部地址計數(shù)器的計數(shù)地址：SB7=0(DB0～DB6)第一行00、002… …等，第二行 442… …等，可配合檢測 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 需要外部的時鐘信號，本設(shè)計采用 CD4060 來對 4M 信號進行 3 2 分頻得到 125KHz 的時鐘信號。在 DE 階段開始時變低。7135 一次A/D 轉(zhuǎn)換周期分為四個階段：自動調(diào)零（AZ） ； 被測電壓積分（INT） ；基準電壓反積分（DE） ；積分回零（ZI） 。本設(shè)計采用雙積 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)簡單，其缺點是工作速度較低。當確定電源電壓后，集成運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“6”點為正周期時，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 L1/(2)fC??變化時，振蕩頻率隨之變化，根據(jù) f 的大小即可測出被測量的值。RoU?U?圖 26 交流電橋測量電路把傳感器的兩個線圈作為電橋的兩個橋臂 Z1 和 Z2，另外兩個相鄰的橋臂用純電阻 R 代替。  ——穿過線圈的磁通。附錄一詳細介紹了 ptotel 99 SE 的使用。由于傳感器自身和測量電路部分不同程度地存在非線性誤差，為了提高測量系統(tǒng)的準確度，擴大其使用范圍和提高系統(tǒng)的性價比，對傳感器輸出信號或其它模擬信號進行非線性補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，電感測微系統(tǒng)的精度有待于進一步提高。目前國產(chǎn)高精度傳感器的非線性指標已經(jīng)達到 %，已能滿足大部分需要，但對一些要求更高的場合，則無產(chǎn)品可供選擇，且測量儀的功能單一、常年未變。電感傳感器的接口電路設(shè)計摘要：位移測量具有廣泛應(yīng)用，電感式傳感器以其結(jié)構(gòu)簡單可靠、輸出功率大、線性好、抗干擾和穩(wěn)定性好、價格低廉等特點獲得了大量的應(yīng)用?？傮w來說，目前國外的傳感器生產(chǎn)技術(shù)先進，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 ，而且測量儀的功能單一、技術(shù)水平發(fā)展慢。為提高系統(tǒng)的整體性能，人們在發(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算機之間的接口，它將傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并作相應(yīng)的預(yù)處理后再傳送給計算機。采用高性能、低價格、小體積的微處理器進行控制并實現(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，從而使整個系統(tǒng)具有體積小、成本低的特點。  w——線圈的匝數(shù)。189。通常把傳感器電感 L 和電容 C 接入一個振蕩回路中，其振蕩頻率 。（5）A/D 轉(zhuǎn)換、單片機控制和液晶顯示電路模塊是把放大后的傳感器信號由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后輸入單片機控制，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)在采用瞬時極性法分析圖所示的相位條件：設(shè)從反饋線的點b 處斷開，同時輸入 vb 為(+) 極性的信號，由于在純電阻負載的條件下，共射電路具有倒相作用，因而其集電極電位瞬時極性為(－)，又因 2 端交流接地，因此 3 端的瞬時電位極性為 (+)，即反饋信號 vf 與輸入信號 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)計相敏檢波電路在本系統(tǒng)中的設(shè)計如下圖 37，參考電壓與供電電壓從同一振蕩器取出。值得注意的是，大部分通用集成運放輸出幅度低于電源電壓。圖 39 交流放大器的設(shè)計 直流放大電路在本系統(tǒng)中的設(shè)計經(jīng)上述反相比例放大電路的設(shè)計理論，設(shè)計一個放大倍數(shù)為 10 的直流放大器如下圖 310：圖 310 直流放大器的設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換單片機控制和液晶顯示部分的設(shè)計A/D 轉(zhuǎn)換單片機控制和液晶顯示電路設(shè)計如下圖 311：圖 311 A/D 轉(zhuǎn)換單片機控制和液晶顯示電路的設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換電路A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度對測量電路極其重要，它的參數(shù)關(guān)系到測量電路性能。㈡ 7135 數(shù)字部分數(shù)字部分主要由計數(shù)器、鎖存器、多路開關(guān)及控制邏輯電路等組成。該信號在 BUSY信號結(jié)束時變高。 圖 315 ICL7135 與系統(tǒng)的連接圖 圖 316 CD4060 時鐘發(fā)生電路 （三） 與單片機系統(tǒng)的串行連接在 ICL7135 與單片機系統(tǒng)進行連接時，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)部計數(shù)地址，可以用此方式將字顯示在某一位置。在個、十、百、千四位數(shù)的內(nèi)容輸出時，BCD 碼范圍為 00001001，對于萬位數(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 或微處理器進行傳送。 ⑥ 有過量程（OR）和欠量程（UR）標志信號輸出，可用作自動量程轉(zhuǎn)換的控制信號。 、12K?A1分別為第一級、第二級的放大倍數(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 的表達式: （35）21()LRun??同理當 u2 與 u0 均為負半周時, 二極管 VDV D3 截止, VD VD4 導(dǎo)通。C4 為交流反饋信號提供交流通道，并有去耦濾波的功能。它通過編制軟件實現(xiàn)儀表的高精度、智能化、多功能化，經(jīng)過反復(fù)的實驗與使用，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。 諧振式測量電路 oU?O