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1、CHANGSHACHANGSHA UNIVERSITYUNIVERSITY OFOF SCIENCESCIENCE displacement detection; the display of data; capacitivedisplacement transducer基于容栅式电容位移检测系统的设计目录1 绪论.11.1课题背景及目的.21.2国内外研究状况.31.3课题研究方法. 41.4论文构成及研究内容.42 容栅式位移检测的原理与应用.52.1位移检测的方法.52.2容栅式位移传感器原理.63 位移检测系统的设计. 73.1系统工作原理及硬件框图.73.2系统的总体电路设计.93.
2、3系统的单片机与串口电路设计.103.4系统的液晶显示、键盘和报警电路设计. 133.4.1液晶显示模块设计. 133.4.2键盘模块设计.143.4.3报警模块设计.153.5系统的数据存储和读取电路设计.163.6时钟模块电路设计.184 系统的软件设计. 204.1系统主程序设计.204.3显示程序的设计.214.4数据存储和读取程序的设计.254.5时钟程序简介. 335基于 Proteus 的仿真调试.41基于容栅式电容位移检测系统的设计5.1仿真环境简介和软件介绍.415.2各功能的仿真调试. 416总结.44参考文献. 45致谢.46基于容栅式电容位移检测系统的设计第 1页 共
3、45 页1 绪论1.1 课题背景及目的随着微型计算机技术的迅速发展，引起了仪器仪表设计的根本性变革，即以微机为主体，代替传统仪表的常规电子线路，创制新一代的具有某种智能的灵巧仪表。在仪表中引入单片机技术，不仅能解决常规仪表不能解决或不易解决的问题，而且能简化电路，增强功能，提高精度，降低售价并加快新产品的开发速度。由于这类仪表已能实现人脑的一部分功能，能进行自校正、自诊断，并具有自适应能力。将微机引入仪表中，能解决的问题是多方面的，大体可实现如下一些功能：自动、快速检测参数；自动修正各类测量误差；自动切换量程；数字滤波功能；控制和报警功能；多种形式输出数据；自诊断功能；掉电保护功能。在现代工程
4、中，包括各种桥梁及大型建筑等钢架结构受到外力之后会在一定程度上产生变形。考虑到安全等各方面的因素，需要对结构变形进行测量，确保其在一定的安全范围之内。位移是物体的位置在运动过程中的移动有关的量，位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的。本课题主要是是针对位移检测的研究。位移通常运用 感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。在本课题中，将运用容栅式位移传感器（电容式位移传感器）来设计。容栅式位移传感器具有工作可靠，功耗低，体积小，重量轻，频响速度快，测量精度高，可实现非接触式测量，安装方便，寿命长等优点，在工程位移测量领域得到了越来越广泛的利用，在国内主要通过电子数显卡尺的形式应用到工程当中
5、。在现代工程中，包括各种桥梁及大型建筑等钢架结构受到外力之后会在一定程度上产生变形。考虑到安全等各方面的因素，需要对结构变形进行测量，确保其在一定的安全范围之内。容栅式位移传感器非常适宜在野外及恶劣的条件下工作，因此，在民用和军用方面将有越来越广泛的应用。基于容栅式电容位移检测系统的设计第 2页 共 45 页目前，容栅传感器以其精度高、体积小、造价低、环境适应能力强、实现机电一体化的优点，在工程位移测量领域得到了越来越广泛的利用，在国内主要通过电子数显卡尺的形式应用到工程当中。通过以容栅传感器和89S52单片机组成的智能检测系统可以很好进行位移检测，结合液晶显示屏和PC机，可以对测量结果进行实
6、时仿真和智能控制。1.2 国内外研究状况如今， 国内外的位移检测的深入研究便是位移检测的自动化问题和定位技术，而这也是难题。例如在钢铁企业中，一般现场环境恶劣，存在高温、多粉尘、腐蚀性气体、油污、机械振动、电气干扰、露天工作环境及机车移动制动频繁、打滑等，多年来人们不断尝试采用各种技术方式来加以解决，例如： “绝对值编码器加校正技术” 、 “继电接触式” 、 “条形编码方式” 、 “红外光电编码方式” 、 “激光测距方式”等。但实践证明上述技术均存在着一些不完善之处。位移传感器是测量位移的重要元器件，是位移检测系统不可或缺的重要组成部分。容栅位移传感器（电容位移传感器）是 80 年代发展起来的一种新型线位移传感器和角位移传感器，具有温度稳定性好、测量精度高、动态响应好、结构简单稳定可靠、使用方便等优点，非常适宜在野外及恶劣的条件下工作，因此，在民用和军用方面将有越来越广泛的应用。随着继承电路的技术和计算机技术的发展，容栅位移传感器的缺点不断地被克服，成为一种很有发展前途的传感器。目前，电容位移传感器广泛应用于航空、航天、汽车、机床、光学器件加工及其他工业控制领域，主要用于测量
