位移测量系统的设计
摘要
在现代工业生产过程中，常常需要测量很多不同的位移量。与此同时对位移量进行较为精确地检测，是提高控制精度的基础。因此之前所普遍采用的传统位移测量装置已经不能适应时代发展的潮流。在此情况下通过科研人员的不断努力终于研制出了数字式光电编码器,它的输入量是角位移量其输出量是相应的电脉冲,并且它有体积小，精度高的优点。故而，这次毕业设计选用的是光电编码器。
本次毕业设计是以AT89C51单片机为核心，用光电编码器来实现对位移量的精确测量，再将测量结果显示在LCD液晶显示器上。其中本次设计中所选用的是输出电压为5V的光电编码器。
本文由浅入深先介绍了一些关于位移测量的基本原理，进而阐述了各个模块的设计思路，工作过程以及显示效果。本文借鉴了一些当前较为流行的设计思想，例如硬件软件化，很好的满足了设计要求。
关键词：位移，测量，光电编码器，单片机，LCD显示器
Abstract
In the control field, a variety of displacement measurements often need to be carried out. In actual industry position control domain, to increase the control precision, carries on the examination to the controlled member is accurately very important.The traditional machinery survey displacement installs has not been able to satisfy the modern production by far the need, but the digital sensor electro-optic encoder, can transform the angular displacement into with it correspondence electricity pulse output, mainly uses in the mechanical position and the velocity of whirl examination, has the precision to be high, volume small and so on characteristics, therefore this design decided that uses the electro-optical encoder to carry on the displacement to examine.
This design to use the electro-optical encoder to realize the displacement survey and the simulation, realizes the survey from the exterior different displacement value and the demonstration. Makes concrete using at89C51 monolithic integrated circuit is the core, the electro-optical encoder carries on the displacement to survey, simultaneously by LCD liquid crystal display module demonstration. This design uses the electro-optical encoder output voltage is 5V, the output signal after four doubling circuit processing sends in the monolithic integrated circuit to carry on counting processing, finally sends in the LCD module demonstration.
In this paper, detailed working process of displacement measurement system is started with principle of displacement measurement, and hardware circuit design and display. This paper has absorbed the idea of hardware and software to achieve with the subject required functionality.
Key words:The displacement surveys, electro-optical encoder, microcontroller, LCD display module
目录
第一章绪论2222222222222222222222222222222222222222222222222
1.1位移测量及其传感器简介2222222222222222222222222222222222
1.2光栅位移测量技术简介2222222222222222222222222222222222
第二章原理及方案说明22222222222222222222222222222222222
2.1 方案选择及原理222222222222222222222222222222222222222222
2.1.1鉴相原理222222222222222222222222222222222222222222222
2.1.2脉冲的鉴相和计数的软件实现方法222222222222222222222222222
2.1.3脉冲的鉴相和计数的硬件实现方法222222222222222222222222222
2.1.4用单片机内部计数器实现可逆计数22222222222222222222222
2.2位移测量参数及电路参数分析222222222222222222222222222222
2.2.1MCS-51的定时器/计数器简介2222222222222222222222222222
2.2.2定时器模式选择位2222222222222222222222222222222222222
第三章系统电路的设计2222222222222222222222222222222222222222
3.1 硬件电路的设计2222222222222222222222222222222222222222222
3.1.1 单片机的选择22222222222222222222222222222222222222222
3.1.2 AT89C51的介绍2222222222222222222222222222222222222222
3.1.3 1XP8001-1简介2222222222222222222222222222222222222222
3.2 软件的设计22222222222222222222222222222222222222222222222
第四章显示部分22222222222222222222222222222222222222222222222
4.1 LCD显示器222222222222222222222222222222222222222222222222
4.2 LCD分类及特点22222222222222222222222222222222222222
4.3 LCD1602液晶显示器22222222222222222222222222222222
第五章仿真实现222222222222222222222222222222222222222222222222
5.1 PROTEUS仿真软件简介222222222222222222222222222222222222222
5.2 KEIL软件的简介2222222222222222222222222222222222
结论22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222
致谢22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222
参考文献2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222
第一章绪论
1.1位移测量及其传感器简介
位移包括线位移和角位移。在工业生产过程中需要大量的位移检测，而且位移检测还是测量诸如力、扭矩、速度、加速度、流量等参数的基础。
位移是矢量，其不仅具有大小，而且还具有方向。在实际测量中，应使二者方向重合，这样才可以得到比较满意的测量结果。若二者的方向不重合，则会使测量结果产生较大的误差。
在具体测量时，要依据测量对象的不同，而灵活选择测量点、方向与系统。位移传感器，放大电路以及显示器组成了位移测量系统。其中选用合适的位移传感器是本次设计的关键。
应用场合不同，所选用的传感器也不同。表1.1-1中是一些主要位移传感器的性能与特点的介绍。
表1.1-1 常用位移传感器一览表
本次毕业设计所采用的光电编码器具有许多优点，比如响应快、精度高、抗干扰能力强等。正是基于其诸多优点，使得其在很多领域都发挥着不可替代的作用。本设计位移的测量就是用单片机和光电编码器来实现的。
1.2光栅位移测量技术简介
很早以前人类就发现了光栅，但由于当时人们认知水平的不足以及技术因素的局限，光栅并没有得到广泛的应用。
第三次工业革命以后，不论是认知水平还是技术水平都已经达到了相当高的水准。在此情况下，光栅的莫尔条纹现象引起了科学界的重视，并很快在位移测量等领域得到了广泛的应用。由此就产生了一种新型传感器即光栅式传感器。
光栅式传感器不仅精度高而且可以进行动态测量，也便于控制的自动化。尤其它强大的抗干扰能力，进一步推动了其应用领域的不断扩大与深入。
不可否认，在传感器与检测技术方面日本始终处于世界领先水平，就是美国也是望其项背。日本产的传感器不论是测量精度还是质量方面都是一流的，毫不夸张的说，日本代表了当今世界传感器技术的最高水平。当然在光栅式传感器方面也是如此。例如有日本尼康公司所生产的轴角编码器，每转可输出的脉冲高达1296万，可谓是当今世界的分辨率之最。
改革开放以来，经过我国科学家的不断努力，我国在光栅式位移传感器领域也取得了巨大进步。虽说如世界先进水平还有不小的差距，当相比之前也已经是相当了不起的进步了。
第二章原理及方案说明
2.1 方案选择及原理
光电编码器常常应用于高精度控制系统中。其位移测量原理：光电编码器会产生两路脉冲，以A、B脉冲命名，两路脉冲的相位差相差90°。为了确定电机的正反转，可以事先规定：若脉冲A超前脉冲B 90°则为正转；若脉冲A滞后脉冲B 90°则为反转。显然位移量与脉冲数的关系是正比。因此只要确定了二者之间的比例关系就可以方便的得出位移量的大小。这种方法的优点是既方便又精确而且成本又很低。
通过上述原理可知，计数的准确与否对于位移的测量是至关重要的。在实际的位移测量系统中计数器必须可以加、减计数，这是因为电机可以正、反转，故而计数器应与之相适应。一般来说设计方法可以分为硬件设计方法和软件设计方法。硬件设计的优点是响应速度快，时效性好，可靠性高。其缺点是电路设计比较复杂，而软件设计却与之相反。总之二者各有优劣，应针对不同的情况灵活选择。
本次设计中的计数方案是：先对编码器的脉冲输出进行鉴相以确定电机的正反转，其次根据鉴相的结果来进行与之相应的加或减计数。
2.1.1鉴相原理
当今脉冲鉴相方法主要有两种,一种是软件鉴相法，另一种是D触发器鉴相法。图1是编码器输出脉冲相位与其正反转之间的对应关系。
图2.1-1 编码器输出波形
2.1.2脉冲鉴相与计数的软件实现方法
由下图所示光电编码器所输出的A相脉冲接至单片机的INT0中断口，B相脉冲接至单片机的P1.0口。具体的工作过程是：把INT0的触发方式设置成下降沿触发，且开启与之对应的中断。当中断被触发时，系统自动进入中断服务程序，与此同时开始判别B相脉冲电平的高低。若为高电平说明电机正转进行加1计数；若为低电平说明电机反转进行减1计数。
图2.2-2 计数与判向电路的软件实现
2.1.3脉冲鉴相和计数的硬件实现方法
相较于软件计数硬件计数优势显著，那就是计数执行速度远远快于软件计数。但硬件计数缺点也很明显那就是外围电路复杂，不仅使设计成本大大增加而且由于所使用的元件多不易调试且容易出错。
下图就是实际使用时所用的硬件计数电路图
图2.2-3 加减计数芯片74LS193
图2.2-4 光电编码器输出脉冲的鉴相及其计数
2.1.4用单片机内部计数器实现可逆计数
通过对以上两种计数实现方法的分析可以得出这样的结论：针对这次毕业设计两种方法均不太合适。
其实本次设计可以直接使用单片机内置的计数器就可以很好的实现加减计数。单片机8051 片内有2 个16 位定时计数器(定时器0 和定时器1)，但问题是这两个定时计数器是加1计数器不能直接使用，所以需要通过合适的编程来实现“减”计数功能。硬件电路如图5所示。
图2.2-5 单片机内部计数器加减计数的硬件结构把光电编码器输出的A接至D触发器的D端同时再接至T0端，B相脉冲接至触发器的CLK端，同时触发器的输出信号DIR一路接至INT0，另一路经反相器后接入INT1端。设计思想是：让INT0、INT1工作于下降沿触发方式，这样当DIR信号脉冲改变时会触发两个中断中的一个。当INT1中断时，进行加计数，反之，当INT0中断时，进行减计数。这种设计思想可以用C语言编程得到很好的实现。以下就是C语言程序：
#include
int data k=1;
void service_int0() interrupt 0 using 0
{ k-- ;/*标志位减1*/
TR0=0 ;/*停止计数*/
TH0= -TH0 ;
TL0= -TL0 ;/*把计数器重新复值，此时相当于减计数*/
TR0=1 ;/*开始计数*/
}
void service_int1() interrupt 2 using 1
{ k++ ;/*标志位加1*/
TR0=0 ;/*停止计数*/
TH0= -TH0 ;
TL0= -TL0 ;/*把计数器重新复值，此时相当于加计数*/
TR0=1 ;/*开始计数*/
}
void timer0(void) interrup 1 using2
{ if(k=0)
/*反向计数满*/
else if(k=1)
/*计数为0*/
else
/*正向计数满*/
}
void main(void)
{TCON=0X05 ;/*设置下降沿中断*/
TMOD=0X05 ;/*T0为16位计数方式*/
IE=0X87 ;/*开中断*/
TH0=0 ;
TL0=0 ;/*预置初值*/
}
这种计数方法很好的避开了软件计数法和硬件计数法的弊端，其硬件电路并不复杂且编程较为简单而且大大提高了执行速度。
以上分别介绍了软件计数法、硬件计数法以及利用单片机内置计数器计数实现法。软件计数法电路简单但CPU资源被大量占用以致使执行速度慢难以满足计数的实效性。硬件计数法CPU资源占用少、执行速度快但外围电路复杂容易出错。而利用单片机内部计数器来实现技术可以很好的满足设计要求。
因此选用第三种计数方法，即利用单片机内部定时计数器实现可逆计数。
2.2 位移测量参数及电路参数分析
在本设计的仿真中，光电编码器产生的A,B相方波用PROTUES中的信号源加不同的起始时间来模拟。一个用原始的，还有一个用延时1/4周期。变换方向时将两个信号调换就行了。
2.2.1 51系列单片机的定时器/计数器简介
51系列单片机有两个内置的定时计数器，以T0、T1命名。两个定时计数器均可以通过编程来设置它们的工作方式、量程、以及启动方式。
与T0、T1定时计数器的控制相关的寄存器有两个，它们分别是TMOD模式控制寄存器和TCON控制寄存器。其中有关TMOD模式控制寄存器的各个位的定义如图2.3-1所示。及表2.3-1
图2.3-1 TMOD寄存器用于定时/计数的操作方式及工作模式指令格式
2.2.2.定时器模式选择位
C/T＝0，定时器模式，每一个机器周期计数器自动加1。
C/T＝1，计数器模式，在单片机T0引脚上每发生一次负跳变，计数器自动加1。GATE＝0，定时/计数器工作不受外部控制。
GATE＝1，定时/计数器T0的起停受INT0引脚的控制。
1.计算计数初始值
因为系统的晶振频率为fosc=12MHz，则机器周期Tm=12/fosc=1μs。
设计数初始值为X：
/Tm=216-13105/1=15535
X=216-t
d
则（TH0）=00111100B＝3CH，（TL0）=10101111B=AFH
2.设置工作方式
方式0：M1M0=01；定时器模式：C/T=1；
定时/计数器启动不受外部控制： GATE=0；
因此，（TMOD）=05H。
第三章系统电路的设计
3.1 硬件电路的设计
位移测量设计的整个系统框图如下：
图 3.1-1 系统硬件组成框图
上图中所示的由光电编码器所输出的A相、B相脉冲的前后沿均与光电码盘的四分之一节距信息相对应。如果直接将这两路脉冲信号送入单片机通常会产生较大的误差。因此，必须采取必要的设计来减少误差，可用四倍频方法来对脉冲信号进行处理，这样可以大大提高测量精度。
四倍频电路设计图如图3.1-2所示，与之对应的时序图如图3.1-2所示。由时序图3.1-2可以看出，经四倍频电路处理后，输出信号由A、B变为YA，YB 信号，在同一时刻，XA，XB一个是脉冲信号，另一个是高电平。因此，将XA，XB 两个信号送入单片机对应的端口上，则电机的转向和位移量只需通过对XA、XB 信号判断、计数和计算就能得到。
图 3.1-2 四倍频设计电路
图3.1-3 四倍频电路时序图
3.1.1 单片机的选择
在微型计算机问世后，大大带动了计算机硬件系统的发展，通用微处理器的发展更新速度达到了惊人的状态，由此大量的通用微型计算机不断面世且性能很好。随着以上元器件技术的不断发展，单片机的发展速度越来越快，且应用面不断扩大，取得了令人欣喜的成果，其发展可以分为三个阶段：
1974年—1978年，为初级单片机阶段，Intel公司于1974年首先研制成功了MCS—48系列单片机，这种单片机使用了专门的结构设计。其内部包括8位CPU、并行IO端口、8位定时计数器、RAM、ROM等等。
1978年—1983年，为高性能单片机阶段，由于在初级单片机阶段单片机市场去得了空前的成功，其发展前景十分乐观，致使许多公司都纷纷致力于单片机的研发，这有极大的促使了单片机技术的飞速发展。因为Intel公司早早确立了其在单片机开发领域的领先优势，故而这一代的单片机中还是Intel公司的MCS —51系列一枝独秀。它具有完善的外部总线以及实现了单片机的控制功能，并由此形成了完整的并行三总线结构。
1983年—至今，随着单片机技术的不断深入，单片机的发展已经进入了不断完善与深入的阶段，其发展朝着大容量、高速度方向不断推进着，形成了8位单片机不断完善、巩固与提高，16位、32位、64位单片机奋力研制的格局。
由于近些年来各个半导体厂商的不断研发，单片机领域出现了百花齐放、百家争鸣的喜人局面，以致使单片机的家族越来越庞大，单片机的型号可谓是纷繁庞杂。当然对于本次毕业设计我们采用的还是Atmel公司的经典单片机产品AT89C51。
特别值得一提的是，改革开放以来我国在单片机领域也已经取得了长足的进步。我国台湾华邦公司所生产的W78E51系列单片机，其技术已是相当成熟了，形成了一套完整的产品体系。
具体来说，华邦公司所生产的单片机具有很多优点，比如，性价比高、功能强大、产片体系健全等等。其产品可分为四个档次：标准系列、宽工作电压系列、涡轮—51系列、工作级别系列。
3.1.2 AT89C51介绍
在当今世界单片机领域众多的生产厂家中，美国的Atmel公司始终是其中一枝独秀的生产厂家。Atmel公司的拳头产品：就是AT89系列。在当今众多的单
片机产品中，被广泛应用的就是这个系列的单片机。
AT89C51微型控制器（俗称：单片机）性能优越，可以在+5V的低电压下工作，而且它将微处理器技术与闪存技术的融为一体，尤其是其内置有可以反复擦出的闪存。大大的减少了广大的使用者的开发费用。
AT89C51是一款由美国Atmel设备公司研制的高性能的互补金属氧化物半导体8位微处理器。在研发此款产品时采用了高密度非易失性存储器制造技术。它不但内置了通用的8位中央处理器与Flash存储单元，而且还与标准的MCS—51指令集相兼容。因此可以说，内置功能强大的AT89C51单片机可以为广大用户提供具有成本效益的解决方案。
如下图所示AT89C51单片机具有40个针脚，它们功能各不相同。其中I/O 端口有32个，均可以双向输入或输出，按编号分为P1、P2和P3口，各具8个。还具有INT0、INT1两个外部中断口，T0、T1两个可编程的定时器/计数器以及两个全双工串行通信端口。
89C51的芯片引脚图如下所示：
图 3.1-4 AT89C51引脚图
表3.1-2 P3口引脚功能表
AT89系列主要性能指标
3.1.3 1XP8001-1简介
增量式编码器的工作原理实质上就是上述的位移测量原理即：光电编码器会产生两路脉冲，以A、B脉冲命名，两路脉冲的相位差相差90°。为了确定电机的正反转，可以事先规定：若脉冲A超前脉冲B 90°则为正转；若脉冲A滞后脉冲B 90°则为反转。
但是实际的增量式编码器比此略微复杂一些，他不仅仅输出A、B相脉冲而且还输出一路脉冲，以Z为其命名。利用A、B相脉冲的相位差可以很容易的确定电机的旋转方向。而Z相脉冲主要是用来定位基准点的。
因此，本次设计决定采用增量式编码器。本次设计所选用编码器的是西门子公司生产的1XP8001—1型编码器。其主要的性能指标如下：
电源：长线差分驱动 +5-30V
无负载时输入： 200mA ；150mA
最大负载电流： 100mA ； 20mA
分辨率： 1024
两相输出相位差：90度
输出振幅： U高>2.5V，U低<0.5V
频率范围：0.8us/160KHz
最高转速：9000/MIN
最大径向受力：60N
最大轴向受力：40
系统输出：12-PIN
表3.1-3 机械参数
表3.1-4 机械参数
表3.1-5 环境参数
3.2 软件的设计
C语言之所以被称为高级程序编程设计语言是因为它的设计语言接近自然语言便于掌握和理解。而且C语言摆脱了机械编程的面向机器的缺点，它是面向对象的一种程序设计语言。因此C语言的出现大大提高了编程的效率。
正因如此，本次软件设计部分采用C语言来进行编程，并且采用了模块化的编程思想。其程序流程图如下：
图3.2-1 程序流程图
传感器测量系统设计
课程设计说明书 学生姓名:学号： 学院: 班级: 题目: 传感器测量系统设计 高 指导教师：高敏职称: 副教授 年 12 月 26 日
摘要 在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。要测速，首先要解决是采样问题。在使用模技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。为了能精确地测量转速外,还要保证测量的实时性,要求能测得瞬时转速方法。因此转速的测试具有重要的意义。 关键词：电动机，单片机，传感器，晶振电路，流程图
目录 1 概述 (3) 1.1本课题设计的目的和意义 (3) 1.2数字式转速测量系统的发展背景 (3) 2 单片机 (4) 2.1 单片机AT89C51介绍 (4) 3 系统方案提出和论证（传感器的选择） (7) 3.1 方案一霍尔传感器测量方案 (7) 3.2 方案二光电传感器 (8) 4 转速测量系统的原理 (9) 4.1 转速测量方法 (9) 4.2 转速测量原理 (9) 5 系统硬件设计 (11) 5.1 转速信号采集 (11) 5.2 转速信号处理电路设计 (13) 5.3 最小系统的设计 (14) 5.3.1 复位电路（图4.8） (14) 5.3.2 晶振电路 (16) 5.3.3 最小系统的仿真 (17) 总结 (18) 参考文献 (19)
1 概述 1.1 本设计课题的目的和意义 在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合, 例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中,常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。要测速，首先要解决是采样问题。在使用模技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。为了能精确地测量转速外,还要保证测量的实时性,要求能测得瞬时转速方法。因此转速的测试具有重要的意义。 这次设计内容包含知识全面，对传感器测量发电机转速的不同的方法及原理设计有较多介绍，在测量系统中能学到关于测量转速的传感器采样问题，单片机部分的内容，显示部分等各个模块的通信和联调。全面了解单片机和信号放大的具体内容。进一步锻炼我们在信号采集，处理，显示发面的实际工作能力。 1.2 数字式转速测量系统的发展背景 目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号．其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点．加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD 器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。
位移测量系统的设计
摘要 在现代工业生产过程中，常常需要测量很多不同的位移量。与此同时对位移量进行较为精确地检测，是提高控制精度的基础。因此之前所普遍采用的传统位移测量装置已经不能适应时代发展的潮流。在此情况下通过科研人员的不断努力终于研制出了数字式光电编码器,它的输入量是角位移量其输出量是相应的电脉冲,并且它有体积小，精度高的优点。故而，这次毕业设计选用的是光电编码器。 本次毕业设计是以AT89C51单片机为核心，用光电编码器来实现对位移量的精确测量，再将测量结果显示在LCD液晶显示器上。其中本次设计中所选用的是输出电压为5V的光电编码器。 本文由浅入深先介绍了一些关于位移测量的基本原理，进而阐述了各个模块的设计思路，工作过程以及显示效果。本文借鉴了一些当前较为流行的设计思想，例如硬件软件化，很好的满足了设计要求。 关键词：位移，测量，光电编码器，单片机，LCD显示器
Abstract In the control field, a variety of displacement measurements often need to be carried out. In actual industry position control domain, to increase the control precision, carries on the examination to the controlled member is accurately very important.The traditional machinery survey displacement installs has not been able to satisfy the modern production by far the need, but the digital sensor electro-optic encoder, can transform the angular displacement into with it correspondence electricity pulse output, mainly uses in the mechanical position and the velocity of whirl examination, has the precision to be high, volume small and so on characteristics, therefore this design decided that uses the electro-optical encoder to carry on the displacement to examine. This design to use the electro-optical encoder to realize the displacement survey and the simulation, realizes the survey from the exterior different displacement value and the demonstration. Makes concrete using at89C51 monolithic integrated circuit is the core, the electro-optical encoder carries on the displacement to survey, simultaneously by LCD liquid crystal display module demonstration. This design uses the electro-optical encoder output voltage is 5V, the output signal after four doubling circuit processing sends in the monolithic integrated circuit to carry on counting processing, finally sends in the LCD module demonstration. In this paper, detailed working process of displacement measurement system is started with principle of displacement measurement, and hardware circuit design and display. This paper has absorbed the idea of hardware and software to achieve with the subject required functionality. Key words:The displacement surveys, electro-optical encoder, microcontroller, LCD display module
数字显示压力测量系统设计
数字显示压力测量系统设计 一、数字显示仪表的设计原理 工业生产过程中常用的数字式仪表有数字式温度计、数字式压力计、数字流量计、数字电子秤等。数字式仪表的出现适应了科学技术及自动化生产过程中高速、高准确度测量的需要，它具有模拟仪表无法比拟的优点。数字仪表的主要特点有：准确度高、分辨率高、无主观读数误差、测量速度快、能以数码形式输出结果。同时数字量传输信息，可使得传输距离不受限制。 数字仪表按工作原理可分为：带微处理器的和不带微处理器的。不带微处理器的仪表，通常用运算放大器和中、大规模集成电路来实现；带微处理器的仪表，是借助软件的方式来实现有关功能。 1.传感器输出信号的特点： （1）传感器的输出会受温度的影响，有温度系数变化。 （2）传感器的输出顺着输入的变化而变化，但之间的关系不一定是线性比例关系。 （31传感器的动态范围很宽。 （4）传感器的种类多，输出的形式也多种多样。 （5）传感器的输出阻抗较高，到测量电路时会产生较大的信号衰减。 2.传感器信号的二次变换 根据上述的传感器输出信号的特点来看，传感器输出的信号一般是能直接用于仪器、仪表显示作控制信号用，往往需要通过专门的电子电路对传感器输出信号进行“加工处理”。如将微弱的信号给予放大，经过滤波器将有害的杂波信号滤掉，将非线性的特性曲线线性化，如有必要再加温度补偿电路。这种信号变换一般称为二次变换。完成二次变换的电路称为传感器电子电路，一般也称为测量电路，仪表电子电路或调理电路。
3.传感器二次变换的组成 传感器电子电路主要是模拟电路，它与数字电路一样，是由一些单元电路组成。这些单元电路有：各种信号放大电路、有源及无源滤波电路、绝对值检测电路、峰值保持电路、采样.保持电路、A/D及D/A 变换电路、V/F及F/V变换电路、调制解调电路温度补偿电路及非线性特性化补偿电路等。 4.传感器信号的调理电路 信号调理是指测量系统的组成部分，它的输入时传感器的输出信号，输出为适合传输、显示、记录或者能更好的满足后续标准设备或装置要求的信号。信号调理电路通常具有放大、电平移动、阻抗匹配、滤波、解调功能。 传感器输出信号通常可以分为模拟量和数字量两类。对模拟量信号进行调整匹配时，传感器的信号调理环节相对复杂些，通常需要放大电路、调制与解调电路、滤波电路、采样保持电路、A/D及AD/A 转换电路等。而对于数字量信号进行调理匹配时，通常只需使信号通过比较器电路及整形电路，控制計数器技术即可。 5.DVM的概述 模拟式电压表具有电路简单、成本低、测量方便等特点，但测量精度较差。数字电压表（DVM），以其功能齐全、精度高、灵敏度高、显示直观等突出优点深受用户欢迎。DVM应用单片机控制，组成智能仪表；与计算机接口，组成自动测试系统。目前，DVM多组成多功能式的，因此又称数字多用表。 DVM是将模拟电压变换为数字显示的测量仪器，这就要求将模拟量变换成数字量。这实质上是个量化过程，即将连续的无穷多个模拟量用有限个数字表示的过程，完成这种变换的核心部件是A/D转换器，最后用电子计数器计数显示，因此，DVM的基本组成是A/D 转换器和电子计数器。 二、压力测量数显系统设计 测量系统的整机电路包括：P3000S-102A压力传感器、恒流源、
简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计
简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计报告 摘要：本系统利用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149和ICL8038精密函数发生器实现对电阻、电容和电感参数的测量。本系统以自制电源作为LRC数字电桥和各个主要控制芯片的输入电源，并采用ICL8038芯片产生高精度的正弦波信号流经待测的电阻、电容或者电感和标准电阻的串联电路，通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的电压，利用电压比例计算的方法推算出电阻值、电容值或者电感值。利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果，运用自校准电路提高测量精度，同时用差压法，消除了电源波动对结果的影响。测量结果采用12864液晶模块实时显示。实验测试结果表明，本系统性能稳定，测量精度高。 关键词：LRC 数字电桥、电压比例法、液晶模块、MSP430F149、电阻电容电感测量 一、设计内容及功能 1.1设计内容 设计并制作一台简易数字式电阻、电容和电感参数测量仪，由测量对象、测量仪、LCD 显示和自制电源组成，系统模块划分如下图所示： 测量对象 LCD显示 电阻/电容/电感 简易的数字电阻、电容和电感测量仪 自制电源 1.2 具体要求 1. 测量范围 （1）基本测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。 （2）发挥测量范围：电阻10Ω～10MΩ；电容50pF～10μF；电感50μH～1H。 2. 测量精度 （1）基本测量精度：电阻±5% ；电容±10% ；电感±5% 。 （2）发挥测量精度：电阻±2% ；电容±8% ；电感±8% 。 3. 利用128*64液晶显示器，显示测量数值、类型和单位。 4. 自制电源 5. 使用按键来设置测量的种类和单位 1.3系统功能 1. 基本完成以上具体要求 2. 使用三个按键分别控制R、C、L的测试 3. 采用液晶显示器显示测量结果 二、系统方案设计与选择 电阻、电容、电感测试仪的设计目前有多种方案可以实现，例如、使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。在设计前本文对各种方案进行了比较：
简单多点温度测量系统课程设计
课程设计报告（2010 —2011 年度第2学期） 题目：基于DS18B20的多点温度测量系统 院系： 姓名： 学号： 专业： 指导老师： 2011年5 月22 日
目录 1设计要求…………………………………………………………………………2设计的作用、目的………………………………………………………………3设计的具体实现…………………………………………………………………. 3.1系统概述……………………………………………………………………. 3.2单元电路设计与分析……………………………………………………… 3.3电路的安装与调试…………………………………………………………4心得体会及建议………………………………………………………………… 4.1心得体会…………………………………………………………………… 4.2建议…………………………………………………………………………5附录………………………………………………………………………………6参考文献…………………………………………………………………………
基于DS12B20的多点温度测量系统设计报告 1设计要求 运用DS12B20温度测量芯片实现一个多点温度测量系统，要求如下： （1）．测量点为两点。 （2）．测量的温度为-40~+40°C （3）．温度测量的精度为±0.5°C （4）．测量系统的响应时间要小于1S。 （5）．温度数据的传输方式采用串行数据传送的方式。 2 设计的作用、目的 通过本设计可以进一步了解熟悉单片机的控制原理以及外设与单片机的数据通信方法，尤其是串行通信方法以及单片机与外设间的接口问题。 本设计旨在提高学生的实际应用系统开发能力，增长学生动手实践经验，激起学生学以致用的兴趣。 3设计的具体实现 3.1系统概述 本系统分为温度采集模块、核心处理模块、控制模块和显示模块。温度采集模块由DS18B20温度测量芯片构成，它负责测量温度后将温度量转化为数字信号，传输到数据处理模块；核心处理模块由AT89S52单片机组成，它负责与温度采集模块进行数据通信、对数据进行操作处理已经对各种外设的响应与控制；控制模块由几个按键组成，实现对测量点的选择以及电路复位的操作；显示模块由一块四位的八段译码显示管和驱动芯片组成，它的作用是显示测量的温度值。 系统模块组成图：
基于Stm32控制器的LVDT位移测量系统设计(终稿) - 用于合并
课程设计报告 题目：基于STM32的LVDT位移测量系统设计 姓名：余樾 班级：09011301 学号：2013302132 西北工业大学自动化学院
基于STM32的LVDT位移测量系统设计任务书 1．设计目的与要求 设计一个基于STM32控制器的LVDT数字测量系统设计，要求认真并准确地理解有关要求，按组完成系统设计，具体设计要求如下： （1）对流体传动管道中的压力进行，测温范围及精度：38mm，0.5%。 （2）LVDT信号的调制与解调，测量数据存储功能，掉电不丢失； （3）4位八段码实时数据显示； （4）通过RS232通信接口与上位机进行数据通信； （5）功能按键、指示灯和蜂鸣器报警。 2．设计内容 （1）查阅资料，熟悉设计内容； （2）根据设计要求选择传感器，确定系统方案和主控芯片； （3）根据系统方案分别设计单元电路；确定元器件及元件参数； （4）画出电路原理图，正确使用逻辑关系。 3．编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，并写出心得体会。
目录 1. 引言 (1) 2. 设计方案 (2) 2.1. 任务分析 (2) 2.2. 设计思路 (2) 3. 详细设计 (3) 3.1. 主控制器模块 (3) 3.1.1. 微处理器电路 (3) 3.1.2. 电源模块 (5) 3.1.3. JTAG/SWD电路 (5) 3.2. LVDT传感器的测量原理与电路设计 (6) 3.2.1. LVDT传感器的测量原理 (6) 3.2.2. LVDT传感器电路的设计 (6) 3.3. 显示模块 (9) 3.4. 串口通信模块 (10) 3.5. 存储模块 (10) 4. 总结与体会（不宜过长） (11) 附录1 MAX7219 (14) 附录2 I2C总线 (16)
电阻测量的设计实验报告
佛山科学技术学院 实验报告 课程名称实验项目 专业班级姓名学号 指导教师成绩日期年月日
【实验目的】 1．掌握减小伏安法测量电阻的方法误差和仪表误差的方法； 2．根据测量不确定度的要求，合理选择电压表和电流表的参数； 3．根据给定实验仪器合理设计变形电桥电路（或电压补偿测量电路）测量电阻。 【实验仪器】 直流稳压电源、伏特表、毫安表、被测电阻、滑线变阻器（或电位器）2个、电阻箱2只、开关式保护电阻、开关。 【实验原理】 1．方法误差 根据欧姆定律，测出电阻R x 两端的电压U ，同时测出流过电阻R x 的电流I ，则待测电阻值为 I U R x = 测 （24-1） 通常伏安法测电阻有两种接线方式：电流表内接法和电流表外接法。由于电表内阻的存在，这两种方法都存在方法误差。 在内接法测量电路中（如图24-1所示），电流表的读数I 为通过电阻R x 的电流I x ，但电压表的读数U 并不是电阻R x 的两端电压U x ，而是U=U x +U A ，所以实验中测得的待测电阻阻值为 式中R A 是电流表的内阻。它给测量带来的相对误差为 x A x x R R R R R E = -= 内内 （24-2） 内接法测量待测电阻阻值的修正公式 A x R I U R -= 。 （24-3） 在外接法测量电路中（如图24-2所示），电压表的读数U 等于电阻R x 的两端电压 U x ，但电流表的读数I 并不是流过R x 的电流I x ，而是I=I x +I V ，所以实验中测得的待测电阻阻值为 式中R V 是电压表的内阻。它给测量带来的相对误差为 x V x x x R R R R R R E +-=-= 外外 （24-4） 外接法测量待测电阻阻值的修正公式 U IR UR R R R R R V V V V x -=-= 外外 （24-5） 比较 内E 、外E 的大小，可以得：当V A R R R x >，采用内接法测量电阻，会使外内E E <；当V A R R R x <，采用外接法测量电阻，会使外内E E >；当V A x R R R ≈时，则采用内接法和外接法测量电阻都可以。其中电流表的内阻R A 、电压表的内阻R V 由实验室给出。 图24-1 内接法 图24-2 外接法
光电测量系统设计报告
光电测量系统设计报告 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
光电测量系统设计报告 一、干涉的基本原理 干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象．1801年，英国物理学家托马斯·杨(1773—1829)在实验室里成功地观察到了光的干涉．两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。 由一般光源获得一组相干光波的办法是，借助于一定的光学装置（干涉装置）将一个光源发出的光波（源波）分为若干个波。由于这些波来自同一源波，所以，当源波的初位相改变时，各成员波的初位相都随之作相同的改变，从而它们之间的位相差保持不变。同时，各成员波的偏振方向亦与源波一致，因而在考察点它们的偏振方向也大体相同。一般的干涉装置又可使各成员波的振幅不太悬殊。于是，当光源发出单一频率的光时，上述四个条件皆能满足，从而出现干涉现象。当光源发出许多频率成分时，每一单频成分（对应于一定的颜色）会产生相应的一组条纹，这些条纹交叠起来就呈现彩色条纹。 1、劈尖的等厚干涉测细丝直径 设入射光波为λ，则第m级暗纹处空气劈尖的厚度 由上式可知，m=0时，d=0，即在两玻璃片交线处，为零级暗条纹。如果在细丝处呈现m=N级条纹，则待测细丝直径 2、利用干涉条纹检验光学表面面形 检查光学平面的方法通常是将光学样板（平面平晶）放在被测平面之上，在样板的标准平面与待测平面之间形成一个空气薄膜。当单色光垂直照射时，通过观测空气膜上的等厚干涉条纹即可判断被测光学表面的面形。 （1）待测表面是平面 （2）待测表面呈微凸球面或微凹球面 当手指向下按时，空气膜变薄，各级干涉条纹要发生移动，以满足式（2）， 3 式中λ为入射光的波长，δ是空气层厚度，空气折射率n ≈ 1。 当程差Δ为半波长的奇数倍时为暗环，若第m个暗环处的空气层厚度为m，则有：R，即，可得： 式中是第m个暗环的半径。由式（2）和式（3）可得： 可见，我们若测得第m个暗环的半径便可由已知λ求R，或者由已知R求λ了。但是，由于玻璃接触处受压，引起局部的弹性形变，使透镜凸面与平面玻璃不可能很理想的只以一个点相接触，所以圆心位置很难确定，环的半径也就不易测准。同时因玻璃表面的不洁净所引入的附加程差，使实验中看到的干涉级数并不代表真正的干涉级数m。为此，我们将式（4）作一变换，将式中半径换成直径，则有： 对第m+n个暗环有 将（5）和（6）两式相减，再展开整理后有 可见，如果我们测得第m个暗环及第（m+n）个暗环的直径、，就可由式（7）计算透镜的曲率半径R。 经过上述的公式变换，避开了难测的量和m，从而提高了测量的精度，这是物理实验中常采用的方法。
压力测控系统
本章通过一个压力测控系统的综合设计实例，说明单片机应用系统设计的方法和步骤。 12.1 系统要求 设计一压力测控系统，系统的具体要求如下： （1）压力检测 检测来自压力传感器输出的电压信号（0～5V），通过 A/D 转换器进行转换。 （2）工程变换 将转换结果进行工程变换，即将转换结果再转换为压力大小（仅保留整数部分）。 （3）键盘 用于设置压力的报警值和当前时间。 （4）数码 LED显示 用于显示压力报警值的上限和下限，并显示当前压力值。压力值在 0～100之间。 （5）当前压力值超过报警值时，通过蜂鸣器报警，并控制电机执行相应的动作。压力 值低于下限时，合上控制电机正转的继电器，控制电机正转，压力升高，压力值升高到正常 范围后，打开正转继电器，电机停转；压力值高于上限时，合上控制电机反转的继电器，控 制电机反转，压力值下降到正常范围后，打开反转继电器，电机停转。没有超过报警值时， 继电器都打开，电机不转。 （6）上位机监控软件设计 通过计算机显示当前的压力值以及报警值。 12.2 需求分析 需求分析是进行系统设计的基础，主要包括以下几个方面： 1．单片机选型 进行单片机选型时，应尽量了解较多种类单片机的性能指标和所集成的资源。根据系统 的要求，选用合适的单片机。目前许多单片机具有较高的集成度，因此，如果有模拟量检测 的要求时，应尽量选择带有 A/D 转换模块的单片机。并且，应该注意所设计系统的应用场合， 选择适当的芯片等级（军用级、工业级和商用级）。 STC12C5410AD 单片机片内集成了 8 通道 10 位高速模数转换器，并且，具有较多的通 用 I/O 和片上外设 （定时器、 UART等）， 因此， 在本系统的设计中， 可以采用 STC12C5410AD 作为系统的检测与控制中心。 2．人机接口的设计选型 系统要求使用键盘设置压力的报警上限值和下限值，使用 LED 进行显示。在此，使用 4 、当前值 个按键作为系统键盘，选用 8 位 LED 显示，用以显示压力的报警值（上限、下限） 和当前时间。 传统的键盘和 LED 显示电路设计，一般采用扫描的方式。即，键盘采用扫描方式，LED 显示采用动态扫描方式。键盘和 LED 设计时，公用其中的某些口线。在本例中，键盘采用扫 描方式，而 LED采用串行－并行转换芯片 74HC595进行显示。 259
电阻测量的设计实验报告
佛山科学技术学院 实 验 报 告 课程名称 实验项目 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 成 绩 日 期 年 月 日 【实验目的】 1．掌握减小伏安法测量电阻的方法误差和仪表误差的方法； 精品文档，超值下载 2．根据测量不确定度的要求，合理选择电压表和电流表的参数； 3．根据给定实验仪器合理设计变形电桥电路（或电压补偿测量电路）测量电阻。 【实验仪器】 直流稳压电源、伏特表、毫安表、被测电阻、滑线变阻器（或电位器）2个、电阻箱2只、开关式保护电阻、开关。 【实验原理】 1．方法误差 根据欧姆定律，测出电阻R x 两端的电压U ，同时测出流过电阻R x 的电流I ，则待测电阻值为 I U R x = 测 （24-1） 通常伏安法测电阻有两种接线方式：电流表内接法和电流表外接法。由于电表内阻的存在，这两种方法都存在方法误差。 在内接法测量电路中（如图24-1所示），电流表的读数I 为通过电阻R x 的电流I x ，但电压表的读数U 并不是电阻R x 的两端电压U x ，而是U=U x +U A ，所以实验中测得的待测电阻阻值为 A x A x x R R I R R I I U R +=+== ) (内 式中R A 是电流表的内阻。它给测量带来的相对误差为 x A x x R R R R R E = -= 内内 （24-2） 内接法测量待测电阻阻值的修正公式 A x R I U R -= 。 （24-3） 在外接法测量电路中（如图24-2所示），电压表的读数U 等于电阻R x 的两端电压U x ，但电流表的读数I 并不是流过R x 的电流I x ，而是I=I x +I V ，所以实 验中测得的待测电阻阻值为 图24-1 内接法 图24-2 外接法
压力测量系统的设计
课程设计报告 题目：压力测量系统的设计 院系：信息与电气工程学院 姓名： 学号：12894040 专业：电气工程及其自动化 指导老师：
目录 1设计内容及要求…………………………………………………………………………2智能电子天平的总体设计分析……………………………………………………………… 2.1 智能电子天平的基本结构 2.2智能电子天平系统的工作原理 2.3 智能电子天平设计的基本思路 3硬件设计………………………………………………………………….. 3.1 总体规划 3.2 主控制器电路 3.3 电源变换电路 3.4 信号放大电路 3.5信号变换电路 3.6 显示电路 4软件设计………………………………………………………………… 4.1 系统应用程序组成 4.2 主程序流程图 4.3 AD采样程序块 4.4 液晶显示程序块 5心得体会………………………………………………………………………………
1设计内容及要求 设计一个智能电子天平，可以同时测量两个物体的重量并进行比较。该系统应具有数码管显示、键盘设定、数据存储等功能。 设计要求：①测量范围：0~5kg ②测量精度：正负0.1kg ③测量通道：2通道（被测物体重量1通道，参照物体重量1通道） ④供电电源：220V AC 2 、智能电子天平设计总体分析 2.1智能电子天平的基本结构 所谓智能电子天平，即可以同时测量两个物体的重量并进行比较的装置。它和电子称的原理类似，都是是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）。智能电子天平可以说是电子称的改进装置，把原有的电子称压力传感器测量端换成两个，相继的数据处理等后续装置做一定的改进即可。 2.2 系统的工作原理 电子天平称重系统的工作原理。首先是通过两个压力传感器分别采集到两个被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号分别经A/D转换电路转换成数字量通过两个通道被送入到主控电路的单片机中，单片机通过程序结合按键控制译码显示器，从而显示出某个被测物体的重量或是比较结果。在实际应用中，为提高数据采集的精度并尽量减少外界电气干扰，还需要在传感器与A/D芯片之间加上信号调整电路。 2.3 系统设计基本思路 按照设计的基本要求，系统可分为四大模块，电源转换模块、数据采集模块、控制器模块、显示器模块。其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。转换后的数字信号送给控制器处理，由控制器完成对该数字量的处理，驱动显示模块完成人机间的信息交换。此部分对软件的设计要求比较高，系统的大部分功能都需要软件来控制。 3、硬件电路设计 3.1 总体规划 按照本设计功能的要求，系统由5个部分组成：控制器部分、两个相同的测量部分、
电阻测量系统设计说明
电子系统设计》课程设计 题目：电阻测量系统设计 自动电阻测试仪 【摘要】本简易自动电阻测试仪具有手动四档及自动三档量程转换电阻测试功能，以单片机为控制核心，使用仪表运放来精确采集被测电阻两端电压，经过模数转换电路将模拟信号转换成数字信号，以便单片机进行处理。最后通过LCD12864夜晶显示出结果，能自动显示小数点和单位；并且该装置具有电阻自动筛选和自动测量显示电位器变化曲线的功能。实验结果表明，本系统完全达到设计要求，多项指标优于题目要求。 【主要技术】（1）通过编程来实现对电阻值的直接测量 （2） 12 位A/D 转换技术 （3）量程转换技术
（4）液晶显示器的有效应用 （5）串并转换技术 （6）通过单片机控制电机实现对电位器的自动控制 【关键词】模数转换；自动量程转换；INA114;电阻；MCU液晶显示；
目录 一、系统方案 (4) 1.1 设计要求 (4) 1.1.1 任务 (4) 1.1.2 要求 (4) 1.2 总体方案 (5) 1.2.1 方案论证与比较 (5) 1.2.2 系统组成 (5) 二、理论计算与电路分析 (6) 2.1 电阻测量原理 (6) 2.2.1 测量电路 (6) 2.1.2 基准电压电路 (7) 2.2 自动量程转换与筛选的设计 (7) 2.2.1 自动量程转换 (7) 2.2.2 筛选功能 (8) 2.3 电位器阻值变化曲线装置的设计 (8) 三、电路与程序设计 (8) 3.1 电路设计与分析 (8) 3.1.1 电源模块 (8) 3.1.2 测量及转换模块 (9) 3.1.3 控制显示模块 (10) 3.1.4 辅助装置 (10) 3.2 程序流程图设计 (11) 四、系统测试方案与结果 (13) 4.1 测试条件 (13) 4.2 测试方案 (13) 4.3 测试结果及分析 (13) 五、结论和系统特色 (14)
光电测量系统设计
光电测量系统设计 ----基于干涉方法测量压电陶瓷微小伸长量 指导老师：朱海东樊敏 姓名：陈权 学号：2013031053 班级：电科132班 时间：2016年11月7 日
摘要 本次实验为光电测量系统设计，从而测量压电陶瓷由于加热而产生的微小形变量，故需要掌握干涉和衍射的基本原理和产生条件，结合相关仪器软件完成对光电探测器的设计。首先是对通过杨氏双缝干涉，夫琅禾费衍射，PSD微小位移测量实验对理论知识的补充和了解，并对测量系统的搭建有一个大概的构思。然后在机房通过仿真软件ZMAX完成扩束准直系统的设计，ZW CAD绘制出探测器的光学结构（探头主体、底座、支杆等）；最后，进行了光纤端面处理和光纤传感综合实验。 关键词：光电测量系统；干涉；衍射；探测器；光纤实验
目录 论文总页数：11页1. 简介 (1) 1.1.实验目的及内容 (1) 2. 干涉及衍射原理 (1) 2.1.干涉 (1) 2.1.1. 干涉原理 (1) 2.1.2. 干涉条件 (2) 2.1.3. 实现光束干涉的基本方法 (2) 2.2.衍射 (2) 2.2.1. 衍射原理 (2) 2.2.2. 衍射分类 (2) 3. 干涉仪 (3) 4. 整体结构 (4) 5. 上机 (5) 5.1.ZMAX仿真设计 (5) 5.1.1. 单透镜 (5) 5.1.2. 双透镜 (5) 5.1.3. 扩束准直系统 (6) 5.2.探测器设计 (7) 6. 总结 (10) 6.1.实验结果及分析 (10) 6.2.问题分析 (11) 6.3.实验改进 (11) 结语 (11) 参考文献 (11)
微机原理课程设计压力测量系统的设有硬件电路图计样本
序号: 课程设计 ( 微机原理及应用A) 二○一一年七月八日
课程设计任务书及成绩评定 课题名称压力测控系统的设计 I、题目的目的和要求: 设计一个对压力传感器的信号进行检测并在LED数码显示器上显示压力值的系统, 当压力低于30pa时, 黄灯闪烁, 闪烁周期为1秒。当压力高于150pa 时, 红灯闪烁。LED的显示内容为P=XXX。X为测试值。 II、设计进度及完成情况
III、主要参考文献及资料 《微型计算机原理及应用》清华大学出版社郑学坚周斌 《微型计算机技术及应用》清华大学出版社史嘉权 《微机原理与接口技术基础与应用》海洋出版社邓振杰 《微机原理与接口技术实验及课程设计》西南交通大学出版社杨斌《单片机原理及接口技术》清华大学出版社梅丽凤王艳秋 学科部主任( 签字) Ⅵ、成绩评定:
设计成绩: ( 教师填写) 指导老师: ( 签字) 二○一一年七月八 日 一、设计要求 设计一个对压力传感器的信号进行检测并在LED数码显示器上显示压力值的系统, 当压力低于30pa时, 黄灯闪烁, 闪烁周期为1秒。当压力高于150pa时, 红灯闪烁。LED的显示内容为P=XXX。X为测试值。 二.设计思想 压力测试系统的设计, 必然要牵涉到压力的感应与转化, 因此必须要有压力传感与A/D转换器。将自然中的模拟量转化为电压信号, 再转化位数字信号进行处理。一个小型的微机系统, 必须要有8086cpu来进行整体的控制, 将其经过8255与A/D传感器进行连接。这就是这个系统的主要框架。 而具体的应用框架则是在主要的框架上添加。要当压力低于30pa时, 黄灯闪烁。当压力高于150pa时, 红灯闪烁。则应添加8255。模块。经过编程来控制黄灯与红灯的亮灭情况, 考虑到要进行比较, 因此我用了两个比较器进行数据的比较。同时, 由于灯要闪烁, 闪烁周期要一秒, 因此我们考虑到还要加一个8253芯片去控制。但根据个人情况, 这个模块我省略了。而至于LED显示, 且显示内容为三位。我只在程序之中体现, 而在硬件图中没有去
电阻测量系统设计说明
《电子系统设计》课程设计题目：电阻测量系统设计
自动电阻测试仪 【摘要】本简易自动电阻测试仪具有手动四档及自动三档量程转换电阻测试功能，以单片机为控制核心，使用仪表运放来精确采集被测电阻两端电压，经过模数转换电路将模拟信号转换成数字信号，以便单片机进行处理。最后通过LCD12864液晶显示出结果，能自动显示小数点和单位；并且该装置具有电阻自动筛选和自动测量显示电位器变化曲线的功能。实验结果表明，本系统完全达到设计要求，多项指标优于题目要求。 【主要技术】(1) 通过编程来实现对电阻值的直接测量 (2) 12位A/D转换技术 （3) 量程转换技术 （4）液晶显示器的有效应用 （5）串并转换技术 （6) 通过单片机控制电机实现对电位器的自动控制 【关键词】模数转换；自动量程转换；INA114；电阻；MCU；液晶显示；
目录 一、系统方案 (4) 1.1 设计要求 (4) 1.1.1 任务 (4) 1.1.2 要求 (4) 1.2 总体方案 (5) 1.2.1 方案论证与比较 (5) 1.2.2系统组成 (5) 二、理论计算与电路分析 (6) 2.1 电阻测量原理 (6) 2.2.1测量电路 (6) 2.1.2基准电压电路 (7) 2.2 自动量程转换与筛选的设计 (7) 2.2.1 自动量程转换 (7) 2.2.2 筛选功能 (8) 2.3 电位器阻值变化曲线装置的设计 (8) 三、电路与程序设计 (8) 3.1 电路设计与分析 (8) 3.1.1 电源模块 (8) 3.1.2 测量及转换模块 (9) 3.1.3 控制显示模块 (10) 3.1.4 辅助装置 (10) 3.2 程序流程图设计 (11) 四、系统测试方案与结果 (13) 4.1 测试条件 (13) 4.2 测试方案 (13) 4.3 测试结果及分析 (13) 五、结论和系统特色 (14)
基于单片机的温度测量系统设计DOC
基于单片机的温度测量系统设计DOC
基于STC单片机的温度测量系统的研究 摘要：本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足，提出了一种基于STC单片机，采用Pt1000温度传感器，经过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了，铂热电阻测量温度的原理，基于STC实现铂热电阻阻值测量，牛顿迭代法计算温度，给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证，该系统测量精度高，线性好，具有较强的实时性和可靠性，具有一定的工程价值。 关键词：STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。 Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computer Zhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei Maolin Abstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000 temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance
电阻电容电感测试仪的毕业设计
电阻电容电感测试仪的毕业设计 目录 1 引言 (5) 2 电压比例法测量原理 (2) 3 系统方案 (4) 3.1系统总体方案设计与结构框图 (4) 3.2方案设计与论证 (4) 4 硬件电路 (9) 4.1稳压电源模块 (7) 4.2正弦信号发生器 (7) 4.3采样电路 (7) 4.4液晶显示模块 (9) 5 系统软件设计 (10) 5.1控制测量程序模块 (10) 5.2按键处理程序模块 (10) 5.3电阻电感电容计算程序 (11) 5.4液晶显示程序模块 (11) 6 系统测试与结果分析 (12) 6.1对正弦信号源的测试 (12) 6.2对电阻电容电感的测量 (12) 6.3误差分析 (14) 7 总结 (14) 参考文献 (19)
1 引言 现代电子产品正以前所未有的速度,向着多功能化、体积最小化、功耗最低化的方向发展,机电产品广泛应用于家电、通信、一般工业乃至航空航天和军事领域.无论是日常生活还是高端科技领域,电子技术的应用均日益深入.掌握必备的电子技术基础设计制作基础知识和基本技能,能够满足我国目前产业结构对广大技术工人、工程技术人员基本素质的要求,而且能为从事高端电子系统开发培养能力和素质,适应信息时代的需要. 目前市面上测量电子元器件参数R 、C 和L 的仪表种类较多,方法和优缺点也各有不同.一般的测量方法都存在计算复杂,不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点. 电阻电容电感测量方法较多(谐振法,电桥法,电压比例法等)但因为对于测量仪器来说精度越高越好,所以本设计选择精度比较高的电压比较法做电阻电感电容测试仪,它的原理是将一定频率的交流信号经过串联分压电路转化为电压信号,然后经过电路处理变成频率信号经过单片机进行比例运算,最后将计算出的测量值输送给显示模块并显示各参量对应的量纲. 2电压比例法测量原理 电阻高精度测量较好的方法之一是采用与标准电阻相比较的方法.其主要原理:是在待测电阻x R 与标准电阻1R 的串联电路中加一直流电压V,AD 采样得到Rx 上电压X V ,则测量电阻为: X x x R V V R V -= (1) 设计中我们采用了与测量电阻一样的方法——电压比例法[1-2]来测量电感和电容;因为电感与电容是电抗元件,所以应采用交流信号来产生测量信号;在角频率为w 的交流信号的作用下电容电感获得的容抗和感抗: c j 1 X C w = (2)
转速测量系统设计
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 目录 摘要................................................................................................I Abstract..........................................................................................II 第1章绪论 (1) 1.1 课题研究的目的和意义 (1) 1.2 转速测量在国内外的研究 (1) 1.3 主要内容 (2) 第2章转速测量系统的总体方案. (3) 2.1 转速测量的一般方法 (3) 2.2 硬件设计总体方案 (4) 2.3 软件设计思路 (5) 第3章系统硬件设计. (7) 3.1 转速测量原理 (7) 3.1.1 测频法“M法” (7) 3.1.2 测周期法“T法” (8) 3.1.3 测频测周法“M/T法” (9) 3.1.4 转速测量系统中应用的方法 (10) 3.2 霍尔传感器的简介 (10) 3.2.1 霍尔效应 (10) 3.2.2 霍尔元件 (13) 3.2.3 霍尔元件的应用 (14) 3.2.4 UGN3144霍尔开关元件 (14) 3.3 单片机及其接口的设计 (17) 3.3.1 AT89C51单片机的简介 (17) 3.3.2 复位电路 (19) 3.3.3 时钟电路 (20) 3.3.4 显示电路 (21) 3.3.5 HD7279接口 (23) 3.3.6 键盘电路 (25) 第4章系统软件设计 (26) 4.1 单片机转速程序设计思路及过程 (26) 4.1.1 单片机程序设计思路 (26)