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1、涡流计数器设计毕业论文摘要介绍了一种基于AT89S52系列单片机为核心的，以电涡流传感器为信号检 测的计数装置的设计与实现，并由此组成完整的最小系统。根据电涡流传感器的 涡流效应，实现开关信号的控制，并通过单片机的定时计数功能，完成开关信号 的输出。该系统主要由两部分构成，分别是负责数据采集的涡流传感器部分和数 据处理的单片机部分。原始数据经整形后送入单片机的I/O 口，经单片机的进一 步处理，运用其计数功能对信号脉冲进行计数，最后将计数结果在LED数码管 上显示。关键词：计数器；涡流传感器；微处理器Counter Current DesignAbstract： AT89S52 based o
2、n introducing a series of single-chip microcomputer as the core to eddy current sensor for signal detection device count Design and Implementation, and thus the composition of the minimum system integrity. Eddy current sensor in accordance with the eddy current effect, the realization of switch cont
3、rol signal, and counting function of single-chip timing to complete the switch signal output. The system consists of two parts, which are responsible for data collection part of the eddy current sensor and data-proccssing part of the single-chip microcomputer. After the raw data by the plastic into
4、the I/O port of MCU, the microcontroller for further processing, the use of their counting function to count the signal pulses,Finally, the result of the calculation in the LED digital tube display.Keywords: Counter； Eddy current sensor； Microprocessor摘要I第I章前言01.1 课题背景及实际意义01.2 论文主要工作01.3 主要研究内容11.4
5、 主要成果1第2章硬件电路设计22.1 总体方案设计22.1.1 方案论证22.1.2 方案设计22.2 传感器选择32.2.1 涡流传感器工作原理52.2.2 电涡流传感器结构62.2.3 三线直流传感器的技术指标72.3 信号放大与整形82.4 AT89S52 -单片机122.4.1 AT89S52单片机特性132.4.2 AT89S52单片机的硬件设计15第3章软件设计19 开发环境介绍19 C51 简介20 Keil C51集成开发平台21 程序设计22程序流程图23主程序23系统调试结果24第4章结论25致 谢26参考文献27第1章前言近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路
6、的发展，单片机的应 用正在不断地走向深入，然而传感器技术是现代科技的前沿技术，是现代信息技 术的三大支柱之一，其水平高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。1课题背景及实际意义传感器产业是国内外公认的具有发展前途的高技术产业，它以其技术含量 高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩而电涡流传感器 能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的 距离。电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、 响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点，在大型旋 转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。H前，全球的传感器市
7、场在 不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要 技术将在现有基础丄予以延伸和提高，各国将竞相加速新代传感器的开发和产 业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场。计数检测测量的方法有很多种，针对被测物体，可以大致分为检测金属和非金 属两大类。此次设计是根据涡流传感器的涡流效应，灵活的将传感器运用于电子 领域，充分的体现了涡流传感器的便捷实用及其良好的性能指标，更能展现出传 感器市场的广阔的前景。1.2论文主要工作1）首先对总体设计方案进行了一个总体的介绍。阐述了设计的思想以及基 木原理，以框图的形式加以说明，并阐明设计方案的可行性。2）分别总体
8、介绍了构成该系统的各个部分；破件部分和软件部分。在硬件 部分中主要介绍了传感器、触发器、单片机及其接口扩展等器件的工作原理，结 构、性能指标和工作方式，核心为AT89S52单片机芯片。软件部分就主要简介 T Keil C51集成开发平台，单片机内部定吋器的工作模式以及相关的I/O 口的应 用。3）最后，对本次设计结果做了分析，并对于设计中的不足和改进的构想方 面也做了简单的介绍1.3主要研究内容木文主要研究电涡流传感器的工作原理、现状、特殊功能及发展前景，并完 成实现传感器与单片机系统的接口以实现特定的问题。并进一步研究了 AT89S52 系列单片机的结构，功能以及其接口扩展以及其它性能指标。
9、设计LED显示电 路及显示程序，通过传感器单片机系统对测量所得数据进行数码管显示，并校 验。也介绍了该系统的硬件及软件部分，系统中主要器件:传感器LM12-3004NA. 触发器DM7474N. AT89S52单片机。采用keilC51语言进行系统程序的控制。1.4主要成果本次设计完成了传感器采集数据、单片机控制计数的F1标，全方位的提高了 自身的综合能力，无论是在理论上还是实际的操作中都有了很大的提高。首先是 要口己去收集相关的大量资料，了解电涡流传感器的工作原理和发展趋势；熟悉 51单片机的工作方式及软硬件资源；进一步掌握ProteK Keil等软件协同开发单 片机系统的开发方法；最终实现
10、计数和测速及将所得数据进行数码管显示的功 能。这在某种程度上提高了对所需资料的提取能力，之后便是画原理图和PCB排 板，在画PCB的过程中让自己更加熟练了 软件的应用从而得到了很好的锻 炼，动手焊接、调试等。一系列的实际操作使得自己在各方面的能力得到了相应 的提高，对整合理论知识与实践操作的能力有了很大的提高。第2章硬件电路设计2总体方案设计设计以传感器皱感器件作为起点，以单片机数码管显示作为结尾，其中包含 了信号采集，信号处理，硬件显示电路及软件程序设计等部分。全部设计围绕 AT89S52单片机为核心，充分利用其接口扩展等功能以完成设计H的。2. 1. 1方案论证首先，本次设计所需知识和能力
11、准备通过我的努力可以达到；所需软硬件物 质环境条件亦均可以实现。传感器采集的原始信号是数字信号，经过处理后能够 直接送入单片机处理，并能经过单片机的内部资源和软件控制将测量结果在LED 上显示出来，并能通过单片机的定时计数功能实现测量结果的自增和累加等功 能，能够把传感器和单片机结合起来组成完整的小系统，并充分发挥传感器和单 片机的各项功能。2.1.2方案设计方案一：将传感器所采集的信号直接送入单片机，再由单片机控制显示，如 图21所示：图2-1方案一设计原理框图如此设计使得脉冲信号不稳定，有毛刺，影响测量结果。方案二：将传感器采集的信号经信号整形，使得其变成标准的方波信号，对测量结果的精确性
12、做了保证。总体思路如图2-2所示：涡流传感器采集信号信号整形 僅那叫控制器 处理显示图2-2方案二设计原理框图本次设计采用方案二的设计思路，利用传感器探头采集信号，经DM7474N 整形后能得到标准的方波脉冲信号，信号送入AT89S52单片机的I/O 口，再经单 片机的内部处理及显示电路和软件程序控制将测量的结果在LED上显示，并运 用定吋/计数器的特殊功能将显示结果进行自增和累加。2.2传感器选择信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在 传感器的开发方面有和应的进展。微处理器现在己经在测量和控制系统中得到了 广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端
13、单元，传感器 的作用越来越重要。传感器己成为F1动化系统和机器人技术中的关键部件，作为 系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号 的器件。传感器是实现口动检测和口动控制的首要环节。如果没有传感器对原始 参数进行精确可靠的测量，那么无论是信号转换或信息处理或最佳数据的显示与 控制都是不可能实现的。传感器根据输入物理量可分为：位移传感器、压力传感器、速度传感器、温 度传感器及气敏传感器等。根据工作原理可分为：电阻式、电感式、电容式及电势式等。根据输出信号的性质可分为：模拟式传感器和数字式传感器。即模拟式传感 器输岀模拟信号，数
14、字式传感器输岀数字信号.根据能量转换原理可分为：有源传感器和无源传感器。有源传感器将非电量 转换为电能量，如电动势、电荷式传感器等；无源程序传感器不起能量转换作用, 只是将被测非电量转换为电参数的量，如电阻式、电感式及电容光焕发式传感器 等。传感器分类方法如表21所示。其中，电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表而温度、速度、应 力、材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小，灵墩度高，频率响 应宽等特点，应用极其广泛。电涡流传感器是利用电涡流效应将位移等非电被测 参量转换为线圈的电感或阻抗变化的变磁阻式传感器。表2-1传感器分类表传感器分类转换原理传感器名称典型应用转换形式中间参
15、量电参数电阻移动电位器角点改变电阻电位器传感器位移改变电阻丝或片的尺寸电阻丝应变传感器、半导体应变传感器微应变、力、负荷利用电阻的温度效应（电阻的温度系数）热丝传感器气流速度、液体流量电阻温度传感器温度、辐射热热敏电阻传感器温度利川电阻的光敏效应光敏电阻传感器光强利用电阻的湿度效应湿敏电阻湿度电容改变电容的儿何尺寸电容传感器力、压力、负荷、位移改变电容的介电常数液位、厚度、含水量电感改变磁路儿何尺寸、导磁体位置电感传感器位移涡流去磁效应涡流传感器位移、厚度、含水最利用压磁效应压磁传感器力、压力改变互感差动变压器位移自速角机位移旋转变压器位移频率改变谐振冋路中的固有参数振弦式传感器压力、力振筒式传感器气压石英谐振传感器力、温度等计数利用莫尔条纹光栅人角位移、犬直线位移改变互感感应同步器利川拾磁信号磁栅数字利川数字编码角度编码器大角位移电能星电动势温茅电动势热电偶温度热流霍尔效应霍乐传感器磁通、电流电磁感应磁电传感器速度、加速度
