基于电涡流传感器的位移计设计lcdWord格式文档下载.docx
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参考文献（标题1）17
课设体会18
附录1元件清单错误！
附录2实验电路原理图21
基于电涡流传感器的位移计设计（LCD）
摘要：
本文设计了一种基于单片机控制的数字位移计，由A/D转换器、单片机、键盘报警装置和LCD显示等几部分组成，主要使用了ADC0808、8031、LCD主要器件，主要解决方案是利用电涡流传感器位移特性、单片机实验箱（含A/D转换）、单片机仿真器等设计一个能用LCD实时显示物体位移的智能位移计。
本次设计用汇编语言进行编程，实现电涡流测位移的功能,即对位移的实时测量并显示，位移显示为X.XXmm。
优点是位移仪的放大电路将电涡流传感器输出的微弱模拟信号放大，通过LCD能直观的显示出你所测的数据。
关键词：
单片机；
DS18B20；
LCD液晶显示{“摘要”二字为小四号黑体，摘要内容为小四号宋体字，行距为固定值20磅；
“关键词”三字为黑体小四号，以下所列词条为宋体小四号。
}
0前言（章标题为黑体四号字，左对齐，段前段后距离均为6磅，设为标题1，下同）
可以有以下的一些内容：
1.本课题的背景、目的、意义。
2.本课题的技术指标或设计要求、研究方案、技术路线与特点等。
位移测量在贸易计量以及工业生产过程中起着十分重要的作用，作为位移测量仪器，智能电子秤在各行各业中开始显现其测量精度高、测量速度快、操作简单易学。
可以实时监控的巨大优点，使其已经开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量秤，成为测量领域的主流产品。
本次设计实验需要把重量等非电量的变化转换为电量的变化输出，因此必须通过传感器实现这一功能，为接下来通过单片机测量、控制和显示铺平了道路。
在本次设计中采用的是电阻应变式单臂电桥传感器。
单片机的诞生，会各种职能仪器的产生和发展起到了很大的推进作用，所谓单片机，普遍认为它是在一块硅片上集成了中央处理器单元（CPU），存储器（RAM，ROM，EPROM），和各种输入输出端口（定时器、计数器、并行I/O口、串行口、A/D转换器以及各种脉冲调节器等），这样的一块芯片具有一台计算机的功能。
因而被称为单片微型计算机。
单片机的优点是体积小、重量轻，抗干扰能力强，对环境要求高，价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。
本次课设利用单片机的上述特点将传统的重量测量系统升级为智能电子秤，设计一个能对重量信息进行实时数据采集、处理及显示，并可用键盘设定阈值且具有超值报警功能的电子秤。
（正文内容为小四号字宋体，全文行距：
20磅的固定值。
页面格式：
页面纸张为A4、版面设置：
左2.5厘米、右2.0厘米、上2.8厘米、下2.4厘米，左侧装订页眉2.2厘米，页脚2.0厘米。
）
1总体方案设计
针对本课题的设计任务，进行分析得到：
本次设计用电涡流传感器进行位移的测量，转化了的位移信号由传感器直接得到了数字信号。
主要任务是基于热电阻温度传感器的温度测试仪的设计，利用电涡流传感器、单片机实验箱、单片机仿真器等设计一个能用LCD显示位移的位移测试仪。
并显示为X.XXmm
该位移测量仪的设计，在总体上大致可分为两大部份：
硬件的设计、软件的设计。
系统设计总体流程图如图1所示。
Y
图1系统设计总体流程图
首先通过大电涡流传感器来进行对位移的采集。
电涡流传感器将位移变化转换为电压变化，再经过滤波放大电路将得到的电压值放大到0～5V之间，而在这个过程中我们所采集的电压值与位移值在开始时称非线性关系，所以我们应把非线性部份去掉，取线性部份，即为1～4v之间。
以保证其电压值在A/D转换器的满刻度范围内。
由于智能仪器所处理的对象大部分是模拟量，而微处理器能接受并处理的是数字量，因此被测模拟量必须先通过A/D转换器转成数字量，并通过适当的接口送入微处理器。
将电涡流传感器测量的位移与所对应的电压值建立一种线性关系，编写单片机程序，将对应的值进行相互转换为并通过LCD数码管显示。
同时编写程序，实现键盘按键设定阈值，当测量数据超过阈值时，实现报警功能。
2硬件电路设计
对于单片机控制的位移测试仪，在实际使用中需要亲切的开始界面，人性化阈值设定界面，和清晰简明的测试界面。
单片机的程序不仅要分别对A/D转换、LCD显示、键盘、报警等电路控制，还要对A/D转换的结果与阈值比较，实现超值报警的功能，还有就是要对A/D转换后的数字量进行线性变换，以达到转换成位移值的目的。
基于以上的分析，正确地计算出采样信息中所对应的位移值，用单片机汇编语言编写程序，先设定阈值，再对采样后数据A/D转换，线性变换成温度值，与阈值比较，实现超值报警的功能。
按照以上的要求设计，不仅要完成以上的各个功能，并且实现了对前面板设计的美观大方、操作方便，后面板审计的简洁、布线合理、功能完善。
硬件原理框图如图2.所示
图2硬件原理框图
根据课设题目要求，利用电涡流传感器、单片机实验箱、单片机仿真器等设计一个能用LCD显示温度的智能温度测试仪。
本次设计采用电涡流传感器，而硬件部分采用了位移采集电路、放大电路、A/D转换电路、数据处理电路、LCD显示电路、键盘按键电路以及报警电路。
下面对各部分电路进行简要介绍：
1、位移采集电路：
本次设计运用电涡流传感器对位移进行控以及调节其变化。
位移控制仪会显示当前位移值为多少。
2、放大电路：
由于经过电涡流传感器测得的位移转化后的电压值较小，所以需要放大电路对小信号进行放大。
根据测量要求，结合ADC0809对输入电压范围的要求，将增益调节到适当位置，以满足经放大电路后得到的电压值应在0～5V之间，但是由于电涡流传感器测得的位移在开始时称非线性，所以应截取线性部分。
3、A/D转换电路：
单片机接收的信号应是数字信号，而电涡流传感器输出的信号是模拟信号。
所以需要一个A/D转换电路完成由模拟量向数字量的转换。
4、数据处理电路：
对采集的信号，按照位移与电压的线性关系，编写程序实现各组数据相互对应。
5、LCD显示电路：
将按照线性变化后的数据转换，显示到LCD数码管中，实现对被测位移值的展现。
6、键盘按键电路及报警电路：
通过对键盘按键设定阈值，并通过分析判断，当被测温度值超过设定的阈值时，报警灯亮实现电路报警功能。
2.1电涡流传感器
通过交变电流的线圈产生交变磁场，当金属体处在交变磁场时，根据电磁感应原理，金属体内产生电流，该电流在金属体内自行闭合，并呈旋涡状，故称为涡流。
涡流的大小与金属导体的电阻率、导磁率、厚度、线圈激磁电流频率及线圈与金属体表面的距离ｘ等参数有关。
电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而改变激磁线线圈阻抗，涡流传感器就是基于这种涡流效应制成的。
电涡流工作在非接触状态（线圈与金属体表面不接触），当线圈与金属体表面的距离ｘ以外的所有参数一定时可以进行位移测量。
二、基本原理：
通过高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
三、需用器件与单元：
电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。
四、实验步骤：
根据图15－1安装电涡流传感器。
图8－1电涡流传感器安装示意图
图15－1
电涡流传感器安装示意图
图15－2电涡流传感器位移实验接线图
观察传感器结构，这是一个平绕线圈。
将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有L的两端插孔中，作为振荡器的一个元件。
在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。
将实验模板输出端Vo与数显单元输入端Vi相接。
数显表量程切换开关选择电压20V档。
。
用连结导线从主控台接入15V直流电源接到模板上标有＋15V的插孔中。
使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。
将结果列入表15－1。
表15－1电涡流传感器位移X与输出电压数据
X（mm）
V（v）
根据表15－1数据，画出V－X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，试计算量程为1mm、3
mm及5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。
2.2放大电路
在输入通道，如果光纤传感器的输出信号电平太小，则进行A/D转换时，对信号进行电压放大是必需的。
光纤传感器的输出电压为毫伏级，而单片机所处理的电压为0—5V，所以必须加入实现电压放大的电路，我们选用简单稳定的差动放大电路，使输出电压为0～5V，从而为后续的A/D转换电路提供必要条件。
由于传感器两个输出端常有较大的共模干扰信号。
通常由一组运算放大器构成测量放大器，对传感器输出的微小信号进行放大，这类放大器也称为仪器放大器。
目前多采用单片测量放大集成芯片进行放大，这种芯片性能可靠，体积小，成本低。
放大电路图如图3所示
2.3单片机系统（各章中可根据内容分为若干节论述，格式为：
节标题小四号黑体字，左对齐，段前段后行距为6磅，设为标题2，下同）
2.3.1单片机的选择
追述单片机的历史，8位单片机是80年代以来工业检测、控制应用的主角。
市场上常用的8位单片机有Intel公司的MCS-51系列，日本松下公司的MN6800系列等。
其中，MCS-51由于单片机应用系统具有体积小，可靠性高，功能强，价格低等特点，很容易形成产品而更受青睐。
然而作为本系统的核心元件，选择哪一型号的MCS-51单片机是关键的问题
8031单片机片内不带程序存储器ROM，使用时需外接程序存储器和一片逻辑电路74LS373，外接的程序存储器多为EPROM的2764系列。
用户若想对写入到EPROM中的程序进行修改，必须先用一种特殊的紫外线灯将其照射擦除，之后再可写入。
写入到外接程序存储器的程序代码没什么保密性可言。
8051单片机片内有4KROM，无须外接存储器和74LS373，更能体现“单片”的简练。
但是编的程序无法烧写到其ROM中，只有将程序交芯片厂代为改写，并是一次性的，今后都不能改写其内容。
8751单片机与8051单片机基本一样，但8751单片机片内有4K的EPROM，用户可以将自己编写的程序写入单片机的EPROM中进行现场实验与应用，EPROM的改写同样需要用紫外线照射一定时间擦除后再烧写。
89C51单片机为EPROM型，在实际电路中可以直接互换8051单片机或8751单片机，不但和8051单片机指令，管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的。
89C52是由北京集成电路中心（BIDC）设计，由美国公司生产八位单片机。
它是一种低功耗高性能的具有8K字节可电气烧录及可擦除的程序ROM的八位CMOS单片机。
该器件是用高密度、非易丢失存储技术制造并且与国际工业标准80C51单片机指令系统和引脚完全兼容。
综上所述，从使用方便与简化电路以及其性价比等角度来考虑，89C52比较合适的。
本系统采用CPU为89C52的单片微机，89C52本身带有8K的内存储器，可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上，比以往惯用的8031CPU外加EPROM为核心的单片机系统在硬
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