【導(dǎo)讀】容柵位移傳感器采集信號(hào)的辨向問題設(shè)計(jì)方案????????在現(xiàn)代智能化測量領(lǐng)域，容柵位移傳感器起著重要的作用。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。通過極板電容耦合產(chǎn)生的。周期性變化的類似正余弦測量信號(hào)。在信號(hào)的放大過程中，采用較為可靠的儀用。放大器AD620對信號(hào)進(jìn)行放大。放大后的信號(hào)通過過零比較器LM324整形成為方。辨識(shí)移動(dòng)方向的尖脈沖信號(hào)。于是采用微分電路和可逆計(jì)數(shù)器74LS192實(shí)現(xiàn)。該設(shè)計(jì)融合了傳感器檢測技術(shù)和信號(hào)的處理技術(shù)以及軟件的數(shù)顯技術(shù)。一步學(xué)習(xí)研究容柵位移傳感器測量系統(tǒng)具有一定的參考價(jià)值。

　　

【正文】 論文 關(guān)仿真需建立編譯和調(diào)試環(huán)境，一般可供選擇的有 Keil C51uVision 和 Wave6000軟件，雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單 片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 Proteus 是世界上著名的 EDA工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持 805 AVR、 ARM、 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC3 8086 和 MSP430 等芯片，同時(shí)支持 PLM、匯編和 C語言的程序設(shè)計(jì)。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。通過動(dòng)態(tài)器件實(shí)時(shí)看到運(yùn)行后的輸入、輸出的效果，因此 Proteus 能為我們建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。 VC++ 簡介 VC++ 是 Microsoft 公司 1998 年推出的一個(gè)基于 Windows 系統(tǒng)平臺(tái)、可視化的集成開發(fā)環(huán)境，它的源程序按 C++語言的要求編寫，并加入了微軟提供的功能強(qiáng)大的 MFC(Microsoft Foundation Class)類庫。 MFC 中封裝了大部分 Windows API函數(shù)和 Windows 控件，它包含的功能涉及到整個(gè) Windows 操作系統(tǒng)。 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。另外，它提供了大量的代碼，指導(dǎo)用戶編程時(shí)實(shí)現(xiàn)某些技術(shù)和功能。因此，使用 VC++提供的高度可視化的應(yīng)用程序開發(fā)工具和 MFC 類庫，可使應(yīng)用程序開發(fā)變得簡單。 其開發(fā)界面如圖 42 所示。 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)對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的初始化。也即初始化各寄存器和 LCD 顯示器 [18][20][21]顯示值。當(dāng)測量開始移動(dòng)動(dòng)?xùn)艠O板時(shí)，系統(tǒng)軟件開始掃描對計(jì)數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)的顯示驅(qū)動(dòng)。當(dāng)測量結(jié)束時(shí)，由于系統(tǒng)誤差，動(dòng)?xùn)艠O板回歸到初始零位置時(shí)然而顯示結(jié)果不為零，此時(shí)就需要外部復(fù)位中斷 [19]使系統(tǒng)初始化。其主程序設(shè)計(jì)流程圖如圖 43所示 .(系統(tǒng)主程序見附錄 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： IRQ_Eint3() * 功 能：外部中斷 ***********************************************************************// void __irq IRQ_Eint3(void) { uint32 i。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 i = IO0SET。 // 讀取當(dāng)前 B1 控制值 if( (iamp。BEEPCON)==0 ) // 控制 B1 輸出 { IO0SET = BEEPCON。 } else { IO0CLR = BEEPCON。 } 數(shù)據(jù)的運(yùn)算程序設(shè)計(jì) define M define N define P define Q define A define B define C define W define K define X(x) int main(void) { X(x)=（ M+(NA)+(PB)+(QC)） *W/K； } //位移運(yùn)算 LCD 子程序設(shè)計(jì) （ 1） LCD 寫 入指令程序 write_1602date(uchar date) { rs=1。 //數(shù)據(jù) /指令選擇置為數(shù)據(jù) rw=0。 //讀寫選擇置為寫 P0=date。 //送入數(shù)據(jù) delay(1)。 //延時(shí)使數(shù)據(jù)穩(wěn)定 en=1。 //en 置高電平，為下降沿做準(zhǔn)備 delay(1)。 //延時(shí)使數(shù)據(jù)穩(wěn)定 en=0。 //en 由高變低，產(chǎn)生下降沿， lcd 執(zhí)行命令 } （ 2） LCD 寫入數(shù)據(jù) 程序 write_1602date(uchar date) { rs=1。 //數(shù)據(jù) /指令選擇置為數(shù)據(jù) 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 rw=0。 //讀寫選擇置為寫 P0=date。 //送入數(shù)據(jù) delay(1)。 //延時(shí)使數(shù)據(jù)穩(wěn)定 en=1。 //en 置高電平，為下降沿做準(zhǔn)備 delay(1)。 //延時(shí)使數(shù)據(jù)穩(wěn)定 en=0。 //en 由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令 } （ 3） LCD 初始化程序 lcd_init() { write_1602(0x38)。 //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)。 //開顯示不顯示光標(biāo) write_1602(0x06)。 //整屏不移動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移 write_1602(0x01)。 //清零 } （ 4） LCD 顯示位置設(shè)置程序 write_1602(h1+1)。 //測量數(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)程序的開發(fā)平臺(tái)和數(shù)據(jù)的顯示設(shè)計(jì)思路。尤其是程序的設(shè)計(jì)，除了運(yùn)用 VC++ 軟件以外，我們還可以借助 CodeWarrior for ARM Developer Suite 軟件和 Keil 軟件進(jìn)行相應(yīng)的編譯。系統(tǒng)軟件的深入學(xué)習(xí)，尤其是軟件程序的設(shè)計(jì)和編寫可以很好的加深我們對嵌入式系統(tǒng)的了解。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 5 實(shí)物制作 實(shí)物制作可以將我們的理論知識(shí)貫穿到以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，能夠更加深刻的理解設(shè)計(jì)原理，同時(shí)可以幫助我們在調(diào)試中分析并快速解決出現(xiàn)的問題做鋪墊。 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。制作實(shí)物所需元器件如表 51。 表 51 元器件 元器件名稱 個(gè)數(shù) 元器件名稱 個(gè)數(shù) 面包板 1 電烙鐵 1 AD620 1 TL082 2 LPC2138 1 74AS32 1 74HC74 1 電容 30pF 2 74LS192 1 1K電阻 7 4K電阻 2 100K電阻 7 10K滑動(dòng)變阻器 1 1N914二極管 2 LM339 1 焊錫、松香、導(dǎo)線 若干 制作注意事項(xiàng) ○1 各電路單元信號(hào)電路走向：元器件的焊接過程中，單元電路板的元件放置應(yīng)盡量保證電路中的信號(hào)走向一致。避免信號(hào)電路的走向形成環(huán)狀，從而極易產(chǎn)生干擾 ，并會(huì)給電路帶來噪聲，影響有效信號(hào)的傳輸。這對于高靈敏度的高頻率電路尤為重要。 ○2 單元電路供電電源的退耦現(xiàn)象處理：從直流電源引入的電壓到電路板需要進(jìn)行退耦處理。尤其是在高頻信號(hào)處理或微弱電路信號(hào)處理的電路中。 ○3 電路板上的供電電源走向應(yīng)以總接的形式。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。 ○4 直流電源引入電路板的線長度尺寸需較短為好，并以雙絞線形式引入。 ○5 電路板中的各單元電路線路布置應(yīng)盡量集有序并盡可能短。 實(shí)物圖 制作完成的實(shí)物作品如圖 52所示。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 圖 52 實(shí)物 本章小結(jié) 通過實(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，加深了對智能系統(tǒng)的理解。同時(shí)在制作的過程中，能夠鍛煉我們一種電路板的整體布局思維。尤其是在電路進(jìn)入前期的調(diào)試時(shí)，實(shí)物電路的制作效果起到?jīng)Q定性作用。合理的布局可以減小系統(tǒng)干擾作用和系統(tǒng)的集成化。 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)思路過程。經(jīng)過多次的反復(fù)思考與分析， 對電路的工作原理及微量位移測量功能更為深刻，同時(shí)提高了整體設(shè)計(jì)能力與及對電路的分析能力。 .經(jīng)過此設(shè)計(jì)，基本完成了設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。就設(shè)計(jì)的硬件角度而言，操作原理相對簡單。 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)，對各元件的數(shù)據(jù)選擇方面進(jìn)行了較為全面的表述。就放大電路而言，由于在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，涉及的都是弱電信號(hào)的處理，因此在處理中需要采用非線性較好，溫漂小，電壓漂移值小。于是在放大電路中選擇 AD620 集成芯片作為儀用放大器。因?yàn)?AD620集成芯片是一款低成本、高精度、底失調(diào)電壓和低失調(diào)漂移的儀 表放大器。在信號(hào)處理過程中要將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，于是需要過零比較器 LM339 將其變換成為方波信號(hào)，最后通過微分電路整形成為尖脈沖信號(hào)。其中微分電路的設(shè)計(jì)原理可參看光柵位移傳感器的微分電路部分。在最后涉及到的數(shù)顯部分，需要運(yùn)用到常規(guī)的芯片 LPC2138 驅(qū)動(dòng) LCD 顯示測量數(shù)據(jù)。 由于該設(shè)計(jì)無法進(jìn)行相關(guān)的實(shí)物測試和數(shù)據(jù)分析，因此畢業(yè)設(shè)計(jì)論文相關(guān)知識(shí)概總具有一定的局限性。但從硬件電路的設(shè)計(jì)原理是較為合理的。在軟件設(shè)計(jì)方面，采用通用的數(shù)字顯示程序功能。因此，創(chuàng)新性空間很大，同時(shí)也是敦促自身進(jìn)一步學(xué)習(xí)編寫較為復(fù)雜 程序的提醒。但我相信在以后的學(xué)習(xí)、工作中，我會(huì)繼續(xù)保持學(xué)習(xí)的熱情和動(dòng)力，力爭取得更大的進(jìn)步。 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。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 致謝 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的親身系統(tǒng)設(shè)計(jì)與動(dòng)手制作，使我的理論知識(shí)體系和實(shí)踐能力得到充分融合，受益匪淺，體會(huì)致深！ 作為一名工科學(xué)生，具備良好的專業(yè)素養(yǎng)是重要的生存技能。就我個(gè)人所涉及的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為容柵線位移傳感器測 量系統(tǒng)，主要考察對傳感器的設(shè)計(jì)原理的學(xué)習(xí)和軟件程序的編寫的鍛煉。就需要較為扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)作為支撐。在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)時(shí)光使我具備了一定的專業(yè)背景。為此，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)除了對自身專業(yè)知識(shí)的檢驗(yàn)以外，同時(shí)也是對我們以后從事相關(guān)工作的一次經(jīng)驗(yàn)的積累。 在經(jīng)過短短的一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間段里，獨(dú)立完成一項(xiàng)事情使我學(xué)有所思。完成好一項(xiàng)任務(wù)，就需要充分做好任務(wù)要求和任務(wù)計(jì)劃流程以及任務(wù)中的各個(gè)重要環(huán)節(jié)?？傊鍪虑榈臅r(shí)候需要瞻前顧后，做事的時(shí)候多動(dòng)動(dòng)腦子，考慮盡量周全。一旦出現(xiàn)問題不能解決的，需及時(shí)向指導(dǎo)老師虛心請教。 同時(shí)需要主動(dòng)去查閱相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的參考文獻(xiàn)，為解決問題做好充分的理論基礎(chǔ)。在獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，也體會(huì)到學(xué)海無涯的感受。無論是學(xué)習(xí)還是工作，時(shí)刻提醒我們學(xué)習(xí)的重要性。時(shí)間是證明思想的很好標(biāo)準(zhǔn)。一切以行動(dòng)為指導(dǎo)方針，以學(xué)習(xí)作為以后發(fā)展的前進(jìn)方向。 總之，畢業(yè)設(shè)計(jì)不但能夠有效的檢驗(yàn)我們的專業(yè)能力，最重要的是讓我們學(xué)會(huì)去獨(dú)立思考問題，圓滿解決困難的有效方式。同時(shí)為不久的我們步入紛繁復(fù)雜的社會(huì)奠定較好的思想基礎(chǔ)。 以上是我在老師的指導(dǎo)過程中的一些學(xué)習(xí)心得和感悟。從接受課題到完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，衷心的感謝我的指導(dǎo)老師 邢德周老師給予的耐心指導(dǎo)和熱情幫助，尤其在課題設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備階段和本人設(shè)計(jì)階段，導(dǎo)師提出許多寶貴的設(shè)計(jì)意見，在最后的修改階段老師在百忙之中抽出時(shí)間為我們提供了必要的幫助，這樣使得我們得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開發(fā)工作，在短暫的一學(xué)期里，老師淵博的知識(shí)，敏銳的思路和實(shí)事求是的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，這將使得我終身受益，謹(jǐn)此向老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。 然后還