【正文】 設(shè)定值 圖 1 自動(dòng)化（控制）系統(tǒng)框圖 本次設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)來(lái)控制傳感器對(duì)被測(cè)物在空載狀態(tài)下多個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)運(yùn)算后，由 LED數(shù)碼管顯示所需測(cè)量的值。 我們知道，每種現(xiàn)代自動(dòng)化過(guò)程，都包括有三種主要功能塊：執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)（或微處理器 )機(jī)傳感器。它具有體積小、使用靈活方便、成本低、易于產(chǎn)品化、抗干擾能力強(qiáng)、可在各種惡劣的環(huán)境下可靠地工作等特點(diǎn)。它具有嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)所要求的體系結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、總線方式 、管理模式等。對(duì)被測(cè)物體的測(cè)量、運(yùn)算、輸出，整個(gè)過(guò)程都是由單片機(jī)進(jìn)行控制。 而本次設(shè)計(jì)就是為回轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆在線測(cè)試問(wèn)題。 [關(guān)鍵詞 ] 傳感器智能儀器；多參數(shù)測(cè)量；機(jī)械振動(dòng)；單片機(jī)； 目 錄 引 言 .................................................................................................. 1 1 緒 論 .................................................................................................. 2 測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向 ................................................................... 2 通用測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù) ............................................................... 3 單片機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介 ....................................................................................... 6 單片機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) ...................................................... 9 單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 ........................................................................ 11 2 方案論證 ......................................................................................................... 11 方案一 ..................................................................................................... 12 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 方案二 ..................................................................................................... 12 方案三 ..................................................................................................... 12 方案的選擇 ............................................................................................. 12 3 硬件設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 12 傳感器的選擇 ......................................................................................... 12 電渦流式傳感器原理與特性 ........................................................ 13 電渦流式傳感器測(cè)量方法 ............................................................ 15 放大器設(shè)計(jì) ............................................................................................. 16 用 741 集成運(yùn)放設(shè)計(jì)放大電路 .................................................... 16 用 OP07 設(shè)計(jì)放大電路 ................................................................. 20 抗混疊濾波 ............................................................................................. 21 硬件濾 ............................................................................................ 21 軟件濾波 ........................................................................................ 28 取樣 — 保持電路 ..................................................................................... 32 A/D 轉(zhuǎn)換器 ............................................................................................. 33 A/D 轉(zhuǎn)換的一般步驟、取樣定理和選擇要點(diǎn) ............................ 34 A/D 轉(zhuǎn)換原理 ................................................................................ 37 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換 ...................................................................... 38 ADC0809 的應(yīng)用 .......................................................................... 42 8051 單片機(jī)介紹 .................................................................................... 47 AT89C51 主要特性及引腳說(shuō)明 ................................................ 48 單片機(jī)的硬件說(shuō)明 ........................................................................ 51 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 74LS373 鎖存器 ..................................................................................... 53 74LS273 觸發(fā)器 ..................................................................................... 56 4 應(yīng)用軟件 ......................................................................................................... 57 Proteus 調(diào)試軟件簡(jiǎn)介 ......................................................................... 57 Keil 軟件介紹 ...................................................................................... 59 致 謝 .............................................................................................................. 62 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 63 附錄 A：硬件接線圖 ...................................................................................... 64 附錄 B：英文資料與翻譯 .............................................................................. 65 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 共 75 頁(yè) 引 言 此次設(shè)計(jì)的題目是《基于單片機(jī)的多參數(shù)測(cè)試儀硬件開(kāi)發(fā)》。周向振動(dòng)鉆床主軸在工作時(shí)，主軸以很高的速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 并以很高的頻率擺動(dòng)，加之其主要部件 ——— 激振驅(qū)動(dòng)器本身的質(zhì)量較小，所以傳感器的附加質(zhì)量對(duì)周向振動(dòng)鉆床主軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，特別是對(duì)擺動(dòng)部分的影響很大，如果用接觸式傳感器進(jìn)行測(cè)量，必然會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果的可靠性及精確度產(chǎn)生很大的影響，這就決定了所有需要用接觸方式進(jìn)行測(cè)量的傳感器都不可能很好地滿足對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量要求，為此，必須采用非接觸方式進(jìn)行測(cè)量。一些生產(chǎn)過(guò)程制約其自動(dòng)化水平提高的瓶頸，往往在于參數(shù)難以被實(shí)時(shí)、可靠地檢測(cè)出來(lái)。沒(méi)有參數(shù)的檢測(cè)，就會(huì)是自動(dòng)控制失去前提和依據(jù)。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)的多參數(shù)測(cè)試儀硬件開(kāi)發(fā) [摘要 ] 要實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，首先必須實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、可靠的檢測(cè)。生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的前提條件。檢測(cè)技術(shù)發(fā)展了，控制水平才能提高。 測(cè)試周向振動(dòng)機(jī)床在空載狀況下，主軸的空載的振頻和振幅，對(duì)于該設(shè)備在工作過(guò)程中復(fù)合振動(dòng)參數(shù)的在線測(cè)試 一直沒(méi)能很好的解決。而此次設(shè)計(jì)采用電渦流式的傳感器（電渦流式傳感器 在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械的狀態(tài)分析，振動(dòng)研究、分析測(cè)量中，對(duì)非接觸的高精度振動(dòng)、位移信號(hào)，能連續(xù)準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子振動(dòng)狀態(tài)的多種 參數(shù) ）對(duì)主軸在空載情況進(jìn)行測(cè)試，將數(shù)據(jù)通過(guò)放大器進(jìn)行放大， A/D 將放大過(guò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，輸入單片機(jī) AT89C51 對(duì)數(shù)據(jù)分析、處理，再由 LED 數(shù)碼管將振頻、振幅顯示出來(lái)。 多參數(shù)測(cè)試儀器是在 2022年 9月通過(guò)省級(jí)技術(shù)鑒定的“回轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆研制”的基礎(chǔ)上進(jìn)行的延伸研究，在回轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆研制過(guò)程中，關(guān)于主軸復(fù)合振動(dòng)參 數(shù)的在線測(cè)試一直是個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，雖然采用間接測(cè)量能夠測(cè)得主軸空載振頻和振幅，而對(duì)于該設(shè)備在工作過(guò)程中復(fù)合振動(dòng)參數(shù)的在線測(cè)試一直沒(méi)能很好解決。 本次設(shè)計(jì)主要采用單片機(jī)做處理器以及控制器，通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制整個(gè)測(cè)試過(guò)程。單片機(jī)全稱為單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microputer)因?yàn)閱纹瑱C(jī)主要用于控制系統(tǒng)中，所以又稱微控制器或嵌入式控制器。它把計(jì)算機(jī)的基本部件微型化并集成到一塊芯片上，通常片內(nèi)都含有中央處理部件（ CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）、程序存儲(chǔ)器（ ROM、EPROM、 Flash ROM）、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器和各種輸入 /輸出（ I/O）接口，如 RS232 串行通信口、中斷控制、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。特別是它強(qiáng)大的面向控制的能力，使它在工業(yè)控制、智能儀表、外設(shè)控制、家用電器、機(jī)器人、軍事裝置等方面得到了廣泛的應(yīng)用，整個(gè)工業(yè)設(shè)備和工藝 將進(jìn)行一次以普及應(yīng)用微機(jī)為特征的技術(shù)改造。傳感器時(shí)時(shí)檢測(cè)“對(duì)象”的狀態(tài)及其相應(yīng)的物理量，