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1、圆柱零件在线测量的传感器和数字显示仪的研制摘 要随着科学技术的不断发展，动态测量已逐渐成为现代测量的主流。在动态测量中传感器的应用一直是比较广泛的。其中电感式传感器是目前动态测量中用途较广的一种位移传感器。它的应用领域涉及到机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品和医疗设备等。本文介绍了一种电感式微位移测量仪和数字显示仪的设计与实现。以80C51为控制核心，石英晶体振荡电路产生正弦波信号作为传感器信号源，首先由差动变压器式传感器将位移量转化为电压量，然后经过信号放大器AD620对电压信号进行放大，最后由AD转换芯片DS2450进行模数转换后送给单片机进行处理，最后由数码管显示测量位移
2、值。本设计对变压器电桥零位误差的消除进行了相应的改进措施，对电感传感器二次测量电路的精度进行了改善，使测量精度大大提高。关键字：电感式传感器；动态测量系统；单片机；数码管Title The sensor for part size survey and the display for digits design AbstractWith development of science and technology, the dynamic measurement has become the modern survey gradually the mainstream. The applicat
3、ion of sensor has been quite widespread in the dynamic measurement. And the inductance sensor is one kind of position transmitter widely used in the present dynamic measurement. Its application domain involves to the machine manufacture, the commercial run control, the automobile electronic products
4、, the correspondence electronic products and the medical equipment and so on.In this design and implementation of an inductive micro-displacement meter and digital indicator are presented. A quartz crystal oscillator circuit as a sine wave signal sensor signal source, displacement sensors will be co
5、nverted into voltage volume by the differential transformer, after the signal amplifier AD620 voltage signal to zoom in and finally AD conversion DS2450 chip for analog-digital conversion after the treatment given. Which is controed by single-chip 80C51. The circuit for display we used is the nixiet
6、ube system controlled by single-chip. The design of the transformer bridge zero error for the elimination of the corresponding improvement measures, the sensor circuit of the second measurement accuracy has improved so that the measurement accuracy greatly enhanced.Key words： Inductance type sensor；
7、Dynamic measurement system；MCU； LED digital display目 次1 概述11.1 该课题研究的目的及意义11.2 传感器在国内外的发展情况11.3 本课题研究的主要内容22 整体方案论证32.1 传感器模块的选择32.2 信号放大模块的选择42.3 A/D转换模块的选择42.4 单片机控制模块的选择52.5 显示接口模块的选择53 硬件电路设计63.1 检测部分63.2 放大部分73.3 A/D转换部分83.4 单片机外围电路设计103.5 显示电路设计124 软件编程实现15结 论20致 谢21参 考 文 献22附录 总电路图24261 概述1.1
8、 该课题研究的目的及意义人类社会已经进入信息时代，人们的社会活动主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制系统之首。因此，传感器成为感知、获取与检测 信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过传感器获取并通过它转换为容易传输与处理的电信号。所以传感器的作用与地位就特别重要了。学技术越发达，自动化程度越高，对传感器的依赖性就越大。所以，20世纪80年代以来。世界各国都将传感器技术列为重点发展的高科技技术，倍受重视。目前，我国传感器产品及其产业化水平与国外发达国家相比还有很大的差距，而传感器技术的发展正处于由传统向新型传感器
9、发展的关键阶段，传感器更新换代快、需求量大、需求增长速度快。由于国内传感器的发展落后于需求的增加，国内大片市场被国外产品所占领。面对国际市场的竞争，我国传感器行业处于非常不利的地位，甚至在某些领城出现生存危机。因此，要抓住机遇，立意创新，迎接挑战，坚持走科技与产业相结合的道路，加强具有自主知识产权的新型传感器的开发，加速现有科研成果的转化和产业化，迅速提高国产传感器的市场占有率，是我国传感器产业自主发展的当务之急，也是我国传感器发展的必由之路。1.2 传感器在国内外的发展情况国外在传感器的研究、开发、生产和应用方面的发展十分迅速。其对陶瓷、高分子、生物、智能材料的开发与应用，不仅扩充了传感器的
10、种类，而且改善了传感器的性能，拓宽了传感器的应用领域。国外传感器技术在实现传感器微型化、多功能化、集成化和网络化等方面一直处于领先地位。我国近20年来，经过科技攻关，敏感元件与传感器的制造技术有了长足的进步，在设计、关键工艺、可靠行、产品开发等方面均有不同程度的突破与创新。如“ 九五” 攻关完成的传感器CAD技术，可以实现传感器的全过程设计（即从工艺模拟到核心器件设计，再到结构设计，最后到温度补偿）微机械加工技术，在国内首次实现了用微机械加工工艺批量生产压力传感器，建成了目前国内唯一具有上世纪90年代国际先进制造设备、工艺及规模化生产能力的徽机械加工传感器的生产线（生产的工艺设备包括双面光刻机
11、、离子注入机、LPCVD、反应离子刻蚀机、激光调队机、脉冲氢弧焊机、吉时利7002多通道开关测试系统等。年生产能力可达10万只）；开发出了包括力敏、磁敏、热敏、湿敏、气敏等在内的共计51个品种、86个规格的传感器；可靠性技术的开展，使传感器的成品率普遍提高10%、可靠性水平提高两个等级等等。但在先进技术方面，我国传感器的整体水平与国外发达国家相比仍有较大差距。1.3 本课题研究的主要内容这次设计主要内容是：设计一个基于电感原理的距离检测传感器，该传感器在一定距离上具有较高精度和动态响应特性。通过A/D转换和单片机的处理将尺寸的变化显示在LED数码管上。工作要求：1、选择设计所需硬件2、组建硬件
12、并画出总电路图3、测量量程为（0-5cm）4、有上下限报警装置5、编辑软件实现正常转换和显示2 整体方案论证本次设计目的是用LED数码管显示传感器的测量结果。其主要模块主要包括传感器检测模块、信号放大模块、A/D转换模块、单片机控制模块、显示电路模块等几部分组成。下面我们分别阐述各个模块的设计。2.1 传感器模块的选择传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指传感器中直接感受被测量的部分，转换元件是指传感器能将敏感元件的输出转换为适合与传输和测量的电信号部分。电感式传感器种类很多，有利用自感原理的自感式传感器，利用互
13、感原理通常做成的差动变压器式传感器。此外，还有利用涡流原理的涡流式传感器，利用压磁原理的压磁式传感器，利用互感原理的感应同步器等。方案一： 自感式传感器。它由一个动铁心和一个固定铁心组成，这两个部件一般为硅钢片或者坡莫合金。动铁心用拉簧定位，使两铁心保持一个初始距离，铁心截面积在固定铁心上绕有线圈。当线圈中的电流发生变化时，固定铁心中的磁动势随着变化，从而影响两铁心之间的距离。这种传感器结构比较简单，但是灵敏度不够高，而且非线性因素较大。铁心所用弹簧难以选择，拉力太弱，传感器就没有线性可言，拉力稍强，灵敏度就大大降低。方案二： 差动变压器式传感器。它由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。
14、初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原边，次级线圈由2个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上。其核心部分是可变自感或可变互感，在被测量转换成线圈自感或互感的变化时，一般要利用磁场作为媒介或利用铁磁体的某些现象。这种传感器具有工作寿命长、灵敏度及准确度较高、线性好、性能稳定可靠等特点。是目前用途较广、精度较高的一种位移传感器。它可将机械位移的微小变化转换成电信号的变化。这种转换具有测力小，灵敏度高，快速等优点，转换成的电信号容易实现放大、运算、记录、控制等处理。非常适合本次设计。综合分析以上几种传感器的特性，应用范围，考虑实
15、际使用价值和工作环境，最后决定选择方案二作为本次设计的检测器件。2.2 信号放大模块的选择方案一：在一般讯号放大的应用中通常只要透过差动放大电路即可满足需求，然而基本的差动放大电路精密度较差，且差动放大电路上变更放大增益时，必须调整两个电阻，影响整个讯号放大精确度的变因就更加复杂。方案二：典型的集成运算放大芯片有：AD526增益可编程运算放大器芯片；AD620低功耗，高精密度仪器用运放芯片；AD623单电源Rail-Rail仪表运放芯片；我们在具体的使用时，可以根据所需使用的场合和技术要求，选择合适的差分测量信号放大器。信号放大器主要的技术参数有：电源电压、差动输入阻抗、小信号带宽、失调电压、
16、共模抑制比、输出电流和电压漂移等。我在具体设计时，要根据的场合和技术参数的要求，选择合适的信号放大电路模块。AD620使用起来比其他放大器方便得多，只需要调节一个电阻即可改变放大倍数。同时它的应用也相当广泛，尤其是讲求高精度的医疗方面，适合实验室中各项研究使用。2.3 A/D转换模块的选择方案一：ADS8320 是Burr-Brown公司生产的逐次逼近式串行16位微功耗CMOS型高速A/D转换器，它的线性度为0.05%，工作电源在2.7V5.25V 范围内，采样频率最高可达100kHz；在2.7V 供电和100kHz采样速率下，其功耗仅为1.8mW，而在10kHz 低速采样时的功耗仅为0.3m
17、W；在非转换状态时可处于关闭模式，此时功耗可低至100W；ADS8320具有同步串行SPI/SSI 接口，因而占用微处理器的端口较少；其差动输入信号范围为500mVVCC(工作电源)；采用8引脚MSOP小体积封装。以上特点使ADS8320非常适用于便携式电池供电系统中。方案二：DS2450是美国达拉斯半导体公司1999年新推出的符合单总线协议的四路A/D转换器。每个输入通道有各自的寄存器组来存储输入电压的范围、分辨率和报警门限值以及当输入电压偏离指定范围时的使能标志。DS2450可与单片机端口的一个引脚直接相连；也可与PC机的RS232串行口经适配器转换后相连，且可挂上多个DS2450，使用很
18、方便。A/D转换器的位数的确定应与其它环节所能达到的精度相适应。只要不低于它们就行，选的太高既没有意义，而且价格还要高的多。因此决定选择方案二。2.4 单片机控制模块的选择本设计控制器的选择有两种方案。方案一是选用FPGA；方案二是选用ATMEL公司的AT80C51作为系统的控制器。 方案一：采用FPGA（现场可编程门阵列）作为系统的控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减小了体积，提高了稳定性，并且可以应用EDA软件仿真、调试、易于进行功能扩展。FPGA采用并行的输入输出模式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。但由于本
19、设计对数据处理的速度要求不高，FPGA的高速处理优势得不到充分的体现，并且由于集成度高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计的工作。方案二：采用ATMEL公司的AT80C51作为系统的控制器。AT80C51单片机算术运算功能强、软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等特点，使其在各个领域应用广泛。由于AT80C51是我们熟悉的控制器，编程比较熟悉，易于掌握。并且AT80C51控制器能够很好的实现该系统的各项功能，成本低，技术成熟。故采用方案二。2.5 显示接口模块的选择本设计人机界面的选择有
20、两种方案。方案一：选用数码管。数码管是常用的显示器件，具有耗电少，成本低，寿命长，人机界面好等优点。但是数码管的连接稍微复杂，并且显示单一：一般只能显示数字符号，显示信息量少：一个数码管只能显示一个数字符号。方案二：选用液晶模块。液晶模块也常用的显示器件，它也具有耗电少，成本低，线路简单，寿命长的优点。并且连接简单显示信息丰富：能够显示多种字符和显示信息量多：以1602为例，1602可以最多显示两行，每行显示16个字符。本设计要求只显示能够数字，并且要求显示信息量较小，就可以数码管能满足要求，并且数码管较为便宜，通过对比和根据设计的要求，因此采用数码管显示。 3 硬件电路设计本设计包括硬件电路
21、和软件编程两个部分。硬件电路可分为四个小部分：1、检测部分。2、放大部分。3、转换部分。4、显示部分。本设计思路如图3.1。图3.1 总体方案模块图3.1 检测部分L1L2L2rX2rc图3.2 差动传感器的结构图若=,则其沿轴向的磁场强度为 （3.1）3.3 差动式电感线圈与位移关系坐标由曲线表明:当铁芯的长度取为0.6L时，则铁芯工作在H曲线的拐弯处，此时沿轴向的磁场强度变化小，认为磁场均匀。若铁芯向其中一个线圈移动L,时，则该线圈的电感增加L1，而另一个线圈的电感减少L2，则L1和L2大小相等，符号相反，其值为 （3.2）所以传感器的差动输出为： （3.3）由（3.3）式可知：要提高灵敏
22、度，应使线圈与铁芯尺寸比值和尽量的小，但另一方面趋向于1时，由图可知，传感器的非线性误差会增加；选用铁芯的导磁率大的材料也可以提高灵敏度；与成正比。若被测量与成正比，则与被测量也成正比。但实际上，由于磁场强度分布的不均匀性，输入量与输出量之间的关系是非线性的。采用差动式结构，除了可以改善非线性、提高灵敏度之外，对电源电压、频率波动以及温度变化等外界影响也有补偿作用，从而可以提高测量精度。3.2 放大部分仪表放大电路是由三个放大器所共同组成，其中的电阻R与Rx需在放大器的电阻适用范围内 （1千欧 -10千欧）。籍由固定的电阻R，可以调整Rx来调整放大的增益值，其关系式如式3.4所示，唯一需要注意
23、的是避免每个放大器的饱和现象（放大器最大输出为其工作电压）。 （3.4）图3.4所示为AD620仪表放大器的脚位图。其中1、8脚要跨接一个电阻来调整放大倍率，4、7脚需接提供正负相等的工作电压，由2、3脚接输入的放大的电压即可从脚6输出放大后的电压值。接脚5则是参考基准，如果接地则接脚6输出即为与地之间的相对电压。AD620的放大增益关系式如式（3.5）所示，由此式即可推算出各种增益所要使用的电阻值了。85176432OUTPUT+V8R0 R0 -IN +IN -V8REFAD620图3.4 AD620脚位示意图 （3.5）式中： G 为放大倍数 RG 为电位器阻值由上式可以看出放大2倍所要
24、使用的电阻为494，调整放大倍数时只需要使用一个电阻即可，大大提高了增益倍数精确度。AD620使用起来比其他放大器方便得多，尤其是它不必考虑电阻适用范围，仅需根据关系式去求得所需电阻即可；同时它的应用也相当广泛，尤其是讲求高精度的医疗方面，适合实验室中各项研究使用。3.3 A/D转换部分该部分以单片机控制DS2450为主要手段，通过软件编程实现模数转换。DS2450是DALLAS公司生产的单总线四通道逐次逼近式A/ D转换器芯片，它的输入电压范围、转换精度位数和报警门限电压均可编程；每个通道均可用各自的存储器来存储电压范围设置、转换结果和门限电压等参数。片内16位循环冗余校验码（CRC）生成器
25、可用于检测通信的正确性。DS2450采用8脚SOIC小体积封装。它既可用单5V电源供电，也可采用寄生电源方式供电，芯片正常工作时的功耗仅2. 5mW，空闲时的功耗为25W。3.3.1 DS2450的转换控制DS2450的转换控制首先通过其DATA端串行送出转换命令字3CH，然后送出通道选择字和预置控制字，最后启动A/D转换器进行转换。DS2450的通道选择字和预置控制字的各位含义如表3.1所列。 表3.1 DS2450的通道选择字和预置控制字的各位含义控制字名称bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0通道选择字无关位DCBA预置控制字SET-DCLR-DSET-CCLR
26、-CSET-BCLR-BSET-ACLR-A通道D预置控制通道C预置控制通道B预置控制通道A预置控制 在通道选择字中，对应位为1表示该通道参与转换。在同时选择多个通道时， 其转换顺序为A -B -C -D，未选中的通道将被跳过。其A/ D转换的时间可近似为：转换时间=通道数转换精度位数80s +160s。当所有通道转换完毕后， 系统将发出读存储器命令以获得转换结果和对应的状态。预置控制字可用于对相应通道的转换结果存储器进行预置。当SET、CLR = 00时，为不预置，即保持上次转换值；当SET、CLR = 01时，转换前预置为全0；当SET、CLR = 10时，预置为全1；而SET、CLR =
27、 11为无效组合。3.3.2 存储器读写控制 读存储器命令可用于读取转换结果、工作状态和门限设定值等。总线管理器首先送出读存储器命令字，然后送出两字节的16位“起始数据”存储器地址，并在总线上读取一个字节的数据后，地址自动加1，紧接着读取下一个数据； 当一页读完后，随后读取的两个字节为内部自动产生的16位循环冗余校验码，它是由前面送出的命令字、地址和读取的存储器数据并根据下列表达式生成的：CRC16 = X16 + X15 + X2 + 1写存储器命令主要针对第1页和第2页存储器，其目的是写入各通道的工作方式控制字和对应通道的高、低门限设定值。总线管理器首先送出写存储器命令字，然后送出两字节的
28、16位存储器起始地址，接着逐个送出要写入的数据，其地址也是自动加1。若在刚写完一个数据后执行读操作，读出的数据应刚好为前一次写入的数据，可利用这一特点对写入和读出的数据进行比较，以判断传输的正确性。如果在软件校验时发现读写中的传输错误，则必须对DS2450芯片进行初始化，并重新进行读写操作。3.3.3 DS2450与单片机接口设计图3.5 DS2450与单片机接口图 图3.5是80C51单片机与DS2450的连接电路。其中DS2450的DATA端接单片机的P1. 7，该电路采用外接电源供电方式，其DS2450的VCC端用5V电源供电。本设计仅对D通道进行A/D转换，AIN- D接模拟信号输入。
29、3.4 单片机外围电路设计3.4.1 时钟电路设计计算机工作时，是在统一的时钟脉冲的控制下一拍一拍地进行的。这个脉冲是由单片机控制器中的时序电路发出的。在80C51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1,其输出端为引脚 XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1和 XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，这就是单片机的时钟电路(如图3.6所示)。时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。图3.6 单片机的时钟电路其中，C1、C2对频率有微调作用，同时，为了减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定可靠的工作，谐振器和电容
30、应尽可能安装得与单片机芯片靠近。一般地，电容C1和C2取30皮法左右，晶体的振荡频率范围是1.212MHZ。晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度也就快。80C51在通常应用情况下，使用振荡频率为6MHZ或12MHZ。这次设计中用的晶体的振荡频率为6MHZ。3.4.2 复位电路设计单片机启动运行时，都要进行复位，使CPC和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。不同的单片机的复位结构是不一样的，该设计中，8051芯片的复位电路如图3.7所示。图3.7 复位电路RST是复位信号的输入端，它通过片内的一个斯密特触发器与片内复位电路相连，并从这个状态开始工作，其中
31、复位信号为高电平有效。当高电平持续2个机器周期以上时，单片机完成复位。在实际当中，复位电路有上电复位和手动复位两种。在这个设计当中，采用了上电复位，其应用简单，避免了手动操作的麻烦。具体过程如下：当单片机未通电时，复位信号端处于低电平状态；通电的瞬时，由电容的特性可知，电流不能立即从电容所在支路通过，从这一时刻开始，电容开始充电，经过一段时间后，复位端处于高电平状态。当高电平持续2个机器周期以上时，单片机完成复位。3.4.3 报警电路的设计 由于单片机无法直接驱动蜂鸣器，因此采用了一个三极管作为驱动器来驱动蜂鸣器，同时三极管也作为开关管控制蜂鸣器的导通与关断。单片机与报警电路接口如图3.8所示
32、图3.8 报警电路3.5 显示电路设计七段LED显示器内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的极管的接线形式，可分成共阴极型和共阳极型。共阳LED数码管的ga七个发光二极管加低电平发亮，加高电平时不亮，不同亮暗的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字型码。一般共阳极数码管必须外接电阻，共阴极不一定外接电阻。共阴极数码管的阴极必须外接低电平，此时二极管点亮；共阳极二极管阳极必须并接高电平（一般为+5V），此时二极管点亮；共阳极二极管是阳极并接到高电平，对于需要点电亮的二级管使其阴极接到低电平，一般为地即可。在仪器中要用到的字型表如下：按照显示字符顺序排列。通常显示代码存放
33、在程序存储器中的固定区域中，构成显示代码表。表2 显示代码表字符字形D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0DP g f e d c b a字行符 0 1 2 3 4 5 6 78 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 90 1 0 0 0 0 0 00 1 1 1 1 0 0 10 0 1 0 0 1 0 00 0 1 1 0 0 0 00 0 0 1 1 0 0 10 0 0 1 0 0 1 00 0 0 0 0 0 1 00 1 1 1 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0动态显示是最常用的显示方法之一。图3.9是在本仪器中的动态显示示意图。
34、工作时，P2.6口每次仅有一路输出是“1”电平（其余的都是0电平），同时P2.7口输出与选通的数码管相对应的字型码信号，即P2.6口输出位选信号，P2.7口输出字型信号。由于八段口由P2.6控制，所以每个要显示的字符都会同时加到数码管上。图3.9 LED动态显示接口这种工作方式是分式轮流选通数码管的公共端，使得轮流显示，这种方式不但能但是提高数码管的发光效率，并且由于各个数码管的字段线是并联使用，大大简化了硬件电路。各个数码管虽然是轮流通电，但由于发光数码管具有余辉特性，以及人眼具有视觉暂留作用，所以适当选取循环扫描频率时，看上去是所有数码管同时亮的，查不出有闪烁现象。不过这种方式数码管不宜太
35、多，一般在8个以内，否则每个数码管所分配到实际导通的时间太少，使得亮度不够。采用动态显示字型码输出应经过驱动后再与数码管相连。本设计采用74HC595芯片对数码管驱动。图3.10 74HC595引脚图。图3.10 74HC595引脚图74HC595是美国国家半导体公司生产的通用移位寄存器芯片。并行输出端具有输出锁存功能。与单片机连接简单方便“只须三个I/O口”即可。而且通过芯片的Q7引脚和SER引脚可以级联。而且价格低廉。74HC595芯片具有8位串行输入/输出和并行输出移位寄存器，并行输出具有总线驱动能力。595具有高阻、关、断三种状态和100MHz的移位频率输出能力，并且兼容低电压TTL电
36、路。一般应用在串行到并行的数据转换。4 软件编程实现本次设计的软件部分分为转换和显示两部分。由于两部分联系并不十分密切，没有因果关系，因此，我把这两部分分别编成两个独立的模块，使其能单独工作，这样即使不能正常工作时也比较方便检查。只要在主程序中把两部分连接起来即可。总体设计思路如图4.1。图4.1 总流程图DS2450是DALLAS公司生产的单总线四通道逐次逼近式A/D转换器芯片，它的输入电压范围、转换精度位数和报警门限电压均可编程；每个通道均可用各自的存储器来存储电压范围设置、转换结果和门限电压等参数。DS2450转换的流程图如图4.2所示。图 4.2 DS2450 转换流程图DS2450转
37、换的子程序：INI: L0: CLR P3.3 ;DS2450初始化子程序 MOV R2,#217 L1: CLR P3.3 DJNZ R2,L1 ;主机发置位脉冲持续600uS左右 SETB P3.3 ;主机释放总线，P2.5改为输入口 MOV R2,#35 L4: DJNZ R2,L4 ; DS2450等待64uS左右 CLR C JB P3.3,L0 ;DS2450数据线应变低，如果没有变低，应重来。 MOV R6, #87 L5: JB P3.3,L3 ; DS2450数据线变高，收到响应脉冲，初始化成功。 DJNZ R6,L5 ; DS2450数据线状态可持续240uS SJMP L
38、0 ;初始化失败，重来 L3: MOV R2,#255 ;MOV R2,#261 L2: DJNZ R2,L2 ;DS2450应答过程最少480uS RET;写入DS2450中字子程序，入口:A WRITE: MOV R3,#8 WR1: SETB P3.3 MOV R4,#8 RRC A CLR P3.3 WR2: DJNZ R4,WR2 ;DS2450在数据线变低16uS后开始采样数据 MOV P3.3,C ;将命令字按位依次送给DS2450 MOV R4,#30 WR3:DJNZ R4,WR3 ;保证整个写过程持续60uS DJNZ R3,WR1 ;是否送完整个命令字 SETB P3.3
39、 RET;读DS2450中2个字节转换结果的子程序,低位存入62H,高位存入61 READ: MOV R2,#2 ; 将转换结果高位和低位从DS2450中读出 MOV R1,#73H ; 低位存入72H,高位存入73 RE0: MOV R6,#8 ; RE1: CLR P3.3 MOV R4,#4 NOP ; 低电平持续uS SETB P3.3 ; P2.5口设为输入口 RE2: DJNZ R4,RE2 ; 等待大约uS MOV C,P3.3 ; 主机按位读入DS2450的数据 RRC A ; 数据送入A MOV R5,#33 RE3: DJNZ R5,RE3 ; 保证读数据过程持续60uS
40、DJNZ R6,RE1 ; 读完整个转换值 MOV R1,A DEC R1 DJNZ R2,RE0 SETB P3.3 RET图4.3 数码管显示流程图数码管显示电路采用的是动态显示，由单片机P2.6口每次只送出一路高电平，其他都送出低电平，同时P2.7口送出与选通数码管相对应的字型码信号。显示子程序：SDA EQU P2.5SCLK EQU P2.6SLCK EQU P2.7 ORG 00HMAIN:MOV R0,#03H MOV R1,#02H MOV R2,#01H MOV R3,#00H LCALL DISP AJMP MAINDISP:MOV DPTR,#TAB MOV A,R0 ;
41、 LCALL XS MOV A,R1 LCALL XS MOV A,R2 LCALL XS MOV A,R3 LCALL XS SETB SLCK NOP CLR SLCK RETXS:MOV R3,#08H MOVC A,A+DPTRXS1:RLC A MOV SDA,C SETB SCLK NOP CLR SCLK DJNZ R3,XS1 RET TAB: DB 0C0H DB 0F9H DB 0A4H DB 0B0H DB 99H DB 92H DB 82H DB 0F8H DB 80H DB 90H DB 0FFH;不显示（0AH） END结 论本论文从提高精度、可靠性和经济性的角度对
42、电感微位移测量仪数字显示仪表进行了一系列的设计与改进。本课题主要包括以下几方面的工作：在分析了电感传感器测量电路的工作原理和精度的基础上，分析了影响电感测微仪工作可靠性的原因，并分析了通过电子元器件的选择、电路的布局以及电路布线等硬件抗干扰措施来提高传感器工作可靠性的措施。在AD转换的选择上，使用单总线四通道逐次逼近式AD转换器，通过编程实现存储电压范围的设置、转换结果、门限电压等参数。尽管现在的电感测微仪在静态性能方面有了一定的改善，但它不是一个成熟的产品，还存在有许多的问题。传感器输出信号到测量电路的结构设计有待于改进。由传感器输出的信号通过电缆线接入测量电路，通常只要电缆被拨动一下，电桥
43、参数就相应会发生变化，零点偏移，灵敏度相应发生变化等，此时必须重新进行阻抗匹配调试等，极为不便。总之，我们对电感测微仪进行改进的目的就是要使其成为仪器化、实用化、商品化的产品，满足超精密加工与测量的需要。当前我有珊制的电感测微仪已经具有比较好的静态性能，为实现上述目标奠定了一个很好的基础，当然要使一个实验室产品成为一个成熟的商品，并不是短时能办到的，中间需要经历实践检验和反复修改的过程。我们会继续努力，使这种电感测微仪正达到仪器化、通用化、商品化的目标，向国内超精密领域提供高性能的电感测微仪。致 谢在做毕业设计的时间里里曾经在单片机的使用和编程的基本知识上遇到不少困难。但在指导老师和同学的帮助下以及自己的不懈努力下，克服了困难，顺利地完成了毕业设计。在这里首先要感谢我的指导老师对我的支持和帮助。在做毕业设计的时间里，老师以其严谨求实的治学态度，高度的敬业精神，兢兢业业，孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识，开阔的视野和敏锐的思维让我敬佩不已。我为能有这样的指导老师而感到十分荣幸。感谢刘海洲老师，他不仅提供了许多帮助，而且还给予我许多指导，特别是刘老师的治学态度是我以后学习的榜样，这将在今后的学习和生活中使我受益匪浅。 还有和我一起在实验室奋斗的同学们，在我迷茫的时候给我很大的帮助，教我使用各种画图软件，帮我检查电路焊接