【正文】 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。 點陣圖形式液晶由 M 行N 列個顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列對應 1 個字節(jié)的 8 個位，即每行由 16 字節(jié)，共 168=128 個點組成，屏上 6416 個顯示單元和顯示 RAM 區(qū) 1024 個字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內(nèi)容和屏上相應位置的亮暗對應。該芯片具有低功耗、高性能的特點，是采用 CMOS 工藝的 8 位單片機，與 AT89C51 完全兼容。 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） 。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”。在正常輸入情況下，D5D1 輸出連續(xù)脈沖。⑥ POL（23 腳）該信號用來指示輸入電壓的極性。該信號在 BUSY信號結(jié)束時變高。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。② /ST（26 腳）每次 A/D 轉(zhuǎn)換周期結(jié)束后，ST 端都輸出 5 個負脈沖，其輸出時間對應在每個周期開始時的 5 個位選信號正脈沖的中間，ST 負脈沖寬度等于 1/2時鐘周期。若 R/H 由“1” 變“0”，則 7135 在完成本次A/D 轉(zhuǎn)換后進入保持狀態(tài)，此時輸出為最后一次轉(zhuǎn)換結(jié)果，不受輸入的影響。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。 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。 ③ 具有自動極性轉(zhuǎn)換功能。圖 312(b)為雙積 A/D 轉(zhuǎn)換器的波形。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。 、12K?A1分別為第一級、第二級的放大倍數(shù)。 (311)srR?r50 (312) n式(311)、(312)中， 為電路的輸入電阻； 為信號源內(nèi)阻。 (39)??12/()IDO?式(39)中， 為集成運放差模輸入電路； 為集成運放輸出電阻。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。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。較大的閉環(huán)放大倍數(shù) KF 可以削弱失調(diào)電壓及其漂移的影響。圖 37 相敏檢波設(shè)計電路 交直流放大部分的設(shè)計及其說明圖 38 基本反相比例放大電路 反相比例放大電路的原理輸入信號從集成運放的反相輸入端加入，則為反相型電路。 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。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 導通。u 0 的幅值要遠大于輸入信號 u2 的幅值, 以便有效控制四個二極管的導通狀態(tài), 且 u0 和差動變壓器式傳感器激磁電壓 u1 由同一振蕩器供電， 保證二者同頻、同相（或反相） 。 參考信號 u0 通過變壓器 T2 加入環(huán)形電橋的另一個對角線。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。C4 為交流反饋信號提供交流通道，并有去耦濾波的功能。12C反饋系數(shù)： 132401. .120WF?????式中 W12, W13 分別為振蕩變壓器 2 兩點和 3 兩點間的線圈匝數(shù)。當加大 L2(或減小 L1)時，有利于起振。（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。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)過反復的實驗與使用，已證明其精度高、操作方便、性能穩(wěn)定。此信號經(jīng)放大，由相敏檢波器鑒出極性，得到一個與銜鐵位移相對應的直流電壓信號，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器輸入到單片機，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理進行液晶顯示出被測機械尺寸的微小位移變化。工件的微小位移經(jīng)電感式傳感器的測頭帶動兩線圈內(nèi)銜鐵移動，使兩線圈內(nèi)的電感量發(fā)生相對的變化。（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)。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。振蕩源最重要的指標是：電壓幅度穩(wěn)定和波形失真小。3 電感傳感器接口電路的設(shè)計 電感傳感器接口電路的設(shè)計框圖振 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)計框圖本設(shè)計共分為六大部分，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)換單片機控制和液晶顯示電路模塊、電源模塊。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 。 諧振式測量電路 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 諧振式測量電路分為：諧振式調(diào)幅電路和諧振式調(diào)頻電路。 ? （226）002UL??? 變壓器式交流電橋 U?C2U?2U? Z1Z2oU?ABD圖 27 變壓器式交流電橋變壓器式交流電橋測量電路如圖 27 所示，電橋兩臂 ZZ 2 為傳感器線圈阻抗，另外兩橋臂為交流變壓器次級線圈的 1/2 阻抗。差動傳感器電感的總變化量 ΔL=ΔL1+ΔL2, 具體表達式為： （221）412022LL??????????????????????對上式進行線性處理, 即忽略高次項得 （222）0L??靈敏度 K0 為 （223）02K???比較單線圈式和差動式有：①差動式變間隙電感傳感器的靈敏度是單線圈式的兩倍。189。  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 來表示；無功分量包含：線圈的自感 L, 繞線間分布電容 C。 ??L??＋ ????－ ? ?oL0L0＋ ?LL0－ ?圖 24 變隙式電感傳感器的 L 關(guān)系由圖 24 可以看出：銜鐵上移,切線斜率變大:銜鐵下移 ,切線斜率變小。若忽略磁路磁損, 則磁路總磁阻為 Rm = （2120LSS???3） 式(2 3)中：μ 1——鐵芯材料的導磁率； μ2——銜鐵材料的導磁率；  L1——磁通通過鐵芯的長度；  L2——磁通通過銜鐵的長度；  S1——鐵芯的截面積；  S2——銜鐵的截面積；  μ0——空氣的導磁率；S0——氣隙的截面積；  ——氣隙的厚度；?通常氣隙磁阻遠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, 當線圈匝數(shù)為常數(shù)時, 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。  w——線圈的匝數(shù)。鐵芯和銜鐵由導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 ,傳感器的運動部分與銜鐵相連。具體過程如圖 21 所示：被 測 物 理 量（ 非 電 量 ： 位 移 、振 動 、 壓 力 、流 量 、 比 重 ） 線 圈 自 感 系 數(shù) L/互 感 系 數(shù) M 電 感 /互 感 電 壓 或 電 流（ 電 信 號 ）電 磁 感 應圖 21 電感式傳感器的工作基礎(chǔ)電感傳感器分為變磁阻式、變壓器式、渦流式等種類。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原理將被測非電量如位移、壓力、流量、振動等轉(zhuǎn)換成線圈自感量 L 或互感量 M 的變化, 再由測量電路轉(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。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。主要內(nèi)容如下:（1）在對傳感器作了綜述的基礎(chǔ)上，對電感傳感器的類型、功能以及特點進行了全面的闡述。 課題研究方法 本次課題設(shè)計中要實現(xiàn)對電感傳感器輸出信號的調(diào)理，即對電感傳感器微弱信