【正文】 摩擦和反作用力；靈敏度高、分辨力強(qiáng)，能敏感177。但它也存在著一些缺點(diǎn)，主要是輸出特性的非線性和對(duì)絕緣電阻要求比較高，為了克服寄生電容的影響，降低電容的內(nèi)阻，要求對(duì)傳感器及輸出導(dǎo)線采取屏蔽措施和采用較高的電源頻率等。它主要用于高精度直線位移和角位移的數(shù)字檢測(cè)系統(tǒng)。 電感式位移傳感器是把被測(cè)移量轉(zhuǎn)換為線圈的自感或互感的變化，從而實(shí)現(xiàn)位移的測(cè)量的一類傳感器。,輸出信號(hào)比較大,電壓靈敏度一般每毫米可達(dá)幾百毫伏,177。 ，擬解決的主要問題： 該智能電感測(cè)微儀的硬件電路主要包括電感式傳感器、正弦波振蕩器、放大器、相敏檢波器及單片機(jī)系統(tǒng)。工件的微小位移經(jīng)電感式傳感器的測(cè)頭帶動(dòng)兩線圈內(nèi)銜鐵移動(dòng)，使兩線圈內(nèi)的電感量發(fā)生相對(duì)的變化。當(dāng)測(cè)頭帶動(dòng)銜鐵上下移動(dòng)時(shí)，若上線圈的電感量增加，下線圈的電感量則減少；若上線圈的電感量減少，下線圈的電感量則增加。此信號(hào)經(jīng)放大，由相敏檢波器鑒出極性，得到一個(gè)與銜鐵位移相對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器輸入到單片機(jī)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理進(jìn)行顯示。所以在實(shí)際工作中常采用差動(dòng)形式，這樣既可以提高傳感器的靈敏度，又可以減小測(cè)量誤差。采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)除了可以改善線性、提高靈敏度外，對(duì)外界影響，如溫度的變化、電源頻率的變化等也基本上可以相互抵消，銜鐵承受的電磁吸力也較小，從而減小了測(cè)量誤差。理想情況是在零點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈感應(yīng)電壓大小相等方向相反，差動(dòng)輸出電壓為零實(shí)際情況是兩組次級(jí)線圈的不對(duì)稱鐵心的BH曲線的非線性，以及激勵(lì)電源存在的高次諧波等因素引起零點(diǎn)處U≠0知。零點(diǎn)殘余電壓的存在，使傳感器的靈敏度降低，分辨率變差和測(cè)量誤差增大。 2．整體的方框圖與工作原理 電感式位移傳感器元件由靜止的螺管線圈和可在線圈上移動(dòng)的銜鐵測(cè)頭組成,其兩路引出端將輸出兩個(gè)感應(yīng)電勢(shì),這些信號(hào)經(jīng)信號(hào)檢出電路綜合后,形成在幅值及相位上隨測(cè)頭位置而變的電壓信號(hào),、濾波及整形等初步調(diào)理后，由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字量送入微控制器。系統(tǒng)的整體方框圖如圖1所示。89C51是Intel公司生產(chǎn)的一種單片機(jī)，在一小塊芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分。最高允許振蕩頻率是12MHZ。下面簡(jiǎn)單介紹下其各個(gè)部分的功能。算術(shù)邏輯單元的硬件結(jié)構(gòu)與典型微型機(jī)相似。控制器部件是由指令寄存器、程序計(jì)數(shù)器Pc、定時(shí)與控制電路等組成的。枷執(zhí)行指令時(shí)，從程序存儲(chǔ)器中取來經(jīng)譯碼器譯碼后，根據(jù)不同指令由定時(shí)與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，送到存儲(chǔ)器、運(yùn)算器或I／o接口電路，完成指令功能。 CPU功能，總的來說是以不同的方式，執(zhí)行各種指令。有的指令涉及到枷各寄存器之間的關(guān)系；有的指令涉及到單片機(jī)核心電路內(nèi)部各功能部件的關(guān) 系；有的則與外部器件如外部程序存儲(chǔ)器發(fā)生聯(lián)系。所謂cRJ的時(shí)序是指控制器控照指今功能發(fā)出一系列在時(shí)間上有一定 次序的信號(hào)，控制和啟動(dòng)一部分邏輯電路，完成某種操作。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。 2． 時(shí)序 MGL5l單片機(jī)的一個(gè)執(zhí)器周期由6個(gè)狀態(tài)(s1—s6)組成，每個(gè)狀態(tài)又持續(xù)2個(gè)接蕩周期，分為P1和P2兩個(gè)節(jié)拍。若采用12MHz的晶體振蕩器，則每個(gè)機(jī)器周期為1us，每個(gè)狀態(tài)周期為1／6us；在一數(shù)情況下，算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在N期間，而內(nèi)部寄存器到寄存器的傳輸發(fā)生在P2期間。如果是雙字節(jié)指令，則在同一機(jī)器周期的s4讀人第二字節(jié)。在加結(jié)束時(shí)完成指令操作。 對(duì)于雙字節(jié)單機(jī)器指令，通常是在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲(chǔ)器中讀人兩個(gè)字節(jié)，但Movx指令例外，Movx指令是訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的單字節(jié)雙機(jī)器周期指令，在執(zhí)行Movx指令期間，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器被訪問且被選通時(shí)跳過兩次取指操作。 下面按引腳功能分為4個(gè)部分?jǐn)⑹鰝€(gè)引腳的功能。 外接晶振引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。 XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。 控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳 控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。 （B）．ALE/ P （30腳）：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（允許地址鎖存信號(hào)）以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低 （C）．PSEN(29腳):片外程序存儲(chǔ)器讀選通輸出端,低電平有效。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，PESN信號(hào)將不出現(xiàn)。當(dāng)EA端保持高 電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器4KB（MS—52子系列為8KB）。當(dāng)EA端保持低電平時(shí)，無論片內(nèi)有無程序存儲(chǔ)器，均只訪問外部程序存儲(chǔ)器。 （I/O）引腳P0口、P1口、P2口及P3口 (A).P0口（39腳～22腳）：～。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。 對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，當(dāng)EPROM編程時(shí)，從P0口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。對(duì)于MCS—52子系列單片機(jī)，：；。 (C).P2口（21腳～28腳）：～，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P2口接收輸入的8位地址。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。 根據(jù) 磁 路 的基本知識(shí)，線圈的自感可按下式計(jì)算 L=N2/Rm 其中N— 線圈的匝數(shù) ,Rm 磁路總磁阻數(shù),在氣隙厚度較小的情況下，可以認(rèn)為磁場(chǎng)是均勻的，其中L為線圈自感，N為各 段 導(dǎo) 磁體的磁導(dǎo)率線圈的電感跟氣隙厚度、氣隙的面積、導(dǎo)磁體的長(zhǎng)度等有關(guān)。 氣隙型傳感器靈敏度高，對(duì)后續(xù)測(cè)量電路的放大倍數(shù)要求低，它的缺點(diǎn)是非線性嚴(yán)重，為了限制非線性，示值范圍只能較小，由于銜鐵在運(yùn)動(dòng)方向上受鐵心的限制，故自由行程小。螺管型則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造裝配容易:由于空氣隙大，磁路的磁阻高，因此靈敏度低，但線性范圍大。因?yàn)槁莨苄偷倪@些優(yōu)點(diǎn)，所以我們采用螺管型差動(dòng)式電感測(cè)頭。螺管型電感傳感器的銜鐵隨被測(cè)對(duì)象移動(dòng)，線圈磁力線路徑上的磁阻發(fā)生變化，線圈電感量也因此而變化。 設(shè)線圈長(zhǎng)度為l、線圈的平均半徑為r、線圈的匝數(shù)為N、銜鐵進(jìn)入線圈的長(zhǎng)度la、銜鐵的半徑為ra、鐵心的有效磁導(dǎo)率為μm，則線圈的電感量L與銜鐵進(jìn)入線圈的長(zhǎng)度la的關(guān)系可表示為 交流電橋是電感式傳感器的主要測(cè)量電路，它的作用是將線圈電感的變化轉(zhuǎn)換成電橋電路的電壓或電流輸出。通常將傳感器作為電橋的兩個(gè)工作臂，電橋的平衡臂可以是純電阻，也可以是變壓器的二次側(cè)繞組或緊耦合電感線圈。