数码管显示的超声波传感器设计

毕业设计报告

题目超声波测距仪设计

数码管显示

摘要

随着科学技术脚步的快速前进，超声波凭借着其方向性好、穿透能力强、能够传递信息、易于获得较集中的声能及在水中传播距离远等特点，在医学、军事、工业、农业上的应用中越来越广泛。但就目前技术水平来说，人们对超声波技术的利用还十分有限，例如超声波在测距仪方面的应用。

本论文详细介绍了超声波测距的工作原理与组成，以及STC89C52单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距原理的基础上，指出了设计超声波测距系统的思路和所需要考虑的问题，给出了以STC89C52单片机为核心、数码管显示的超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。该系统电路设计合理、性能良好、检测速度快、计算简单、易于控制。本课题的研究与设计，不仅进一步提高了我的电路设计水平和程序编程能力，同时也加深了我对单片机的理解和应用。

本课题所设计的超声波测距仪可以很方便的实现距离的采集和显示，使用起来相当方便，适合于我们日常生活和工农业的距离测量，也可以作为距离处理模块嵌入其他系统中，作为其它系统的辅助扩展。

关键词：超声波超声波测距仪STC89C52

目录

第一章绪论 (1)

1.1 课题选题意义 (1)

1.2 国内外研究现状 (1)

1.3 设计主要工作 (1)

第二章硬件设计 (3)

2.1 系统组成 (3)

2.1.1系统原理框图 (3)

2.1.2 超声波测距仪的工作原理 (3)

2.2 单片机最小系统 (4)

2.3数码管显示电路 (5)

2.3.1数码管简介 (5)

2.3.2数码管动态显示原理 (5)

2.4HC-SR04超声波测距模块硬件设计 (6)

2.4.1 HC-SR04简介 (6)

2.4.2超声波发射电路 (6)

2.4.3超声波接收电路 (7)

第三章软件设计 (7)

3.1 数码管软件设计 (7)

3.2 HC-SR04超声波测距模块软件设计 (9)

3.3 主程序设计 (10)

第四章总结 (11)

4.1 本文工作总结 (11)

4.2 存在不足 (11)

参考文献 (12)

致谢 (13)

附录一 (14)

附录二 (17)

第一章绪论

1.1 课题选题意义

在我们的现实生活中，一些传统的距离测量方式在某些特殊场合存在着很多的缺陷，可用性不高。比如，传统的液面测量是采用电极法中的差位分布电极，它是通过给电或脉冲来检测液面，但是由于电极长期浸泡在水中或其它液体中，极易被腐蚀、电解，从而失去灵敏性，为了更好的进行液面测量人们研制出了利用超声波进行液面测量从而弥补了传统测量的不足。但由于目前市面上常见的超声波测距系统不仅价格昂贵、体积过大且精度也不高等因素，使得超声波测距仪在一些中小规模的应用领域中难以得到广泛的应用。为解决这一系列难题，本文设计了一款基于STC89C52单片机的低成本、微型化、具有较强的适应能力且易控制、工作可靠、测距准确度高、可读性强和流程清晰等优点的超声波测距仪。

因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。

1.2 国内外研究现状

由古至今人们测量距离的方法有很多，曾经有人做过一个著名的实验：利用石头往下掉做自由落体运动的原理来测量井的深度；也有人利用脚的跨度来测量物体的大概距离；经验丰富的人还可凭借经验用目测法来测量距离。随着社会不断的发展，人们开始使用各种尺子、数学方法等来测量距离。如今，随着技术要求不断的提高，我们对距离的测量精度要求越来越高，人们开始采用激光、涡流和无线电测距等方法。由于外界光及电磁场等因素的影响，人们开始寻找一种更好的距离测量方式即利用超声波测距。我国从五十年代起对超声波测距进行了较多的研究，并且取得了巨大的成果。近年来由于电子技术的飞速发展，特别是单片机技术的应用，使得原来非常复杂的超声物位测量仪的设计有了大幅简化的可能，为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。如采用zilog公司的z86E08单片机控制的超声波测距数显装置，以8098单片机为核心的智能物位测量仪等，从而使得超声物位测量仪的应用得到更多的普及。

近年来超声测试技术已明显表现出下列趋向:

1、由定性的判断缺陷的有无而发展为对缺陷的位置、大小、形状、性质进行定量判断，并且利用各种成像技术直接显示缺陷的二维、三维图像;

2、向在线自动检测和仪器的智能化发展，其中非接触超声测试技术取得突破进展;

3、超声测试技术和材料的物性评价相结合，材料的设计、加工和工程应用迅速发展

1.3 设计主要工作

本次设计超声波测量仪是利用STC89C52单片机编程产生频率为40kHz的方波，经过发射驱动电路放大，使超声波传感器发射端震荡，发射超声波。同时控制定时器产生超声波脉冲并计时。超声波经反射物反射回来后，由传感器接收端接收，当收到超声波的反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在单片机的外部中断源输入口产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离，结果输出给数码管显示。

(1)查阅相关资料，理解最小系统、超声波发射电路、超声波接收电路和数码管显示电路等结构和工作原理。

(2)介绍硬件部分（单片机最小系统、超声波发射电路、超声波接收电路和数码管显示电路）的组成与工作原理，且画出单片机最小系统、超声波发射电路、超声波接收电路和数码管显示电路框图。

(3)介绍软件部分的组成，以及它的流程图、时序图。

(4)编写程序，把其程序烧入硬件中，完成数码管的显示，以及它的流程图和时序图。

(5)编写整个系统的程序，编译生成，调试直至完成原先预想的结果为止。

(6)根据论文格式，要求完成论文。

第二章硬件设计

2.1 系统组成

2.1.1系统原理框图

整个硬件部分由最小系统、超声波发射电路、超声波接收电路、显示电路等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。软件部分主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序等部分组成。图2.1为系统原理框图。

障

碍

物

图2.1系统原理框图

上图中单片机STC89C52负责提供脉冲，超声波测距模块负责数据的采集，数码管显示器负责显示所测得的距离。

2.1.2超声波测距仪的工作原理

超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差，然后求出距离。由于超声波也是一种声波，其声速与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。表1.1为超声波传播速度与温度

的关系表。

表2.1超声波传播速度与温度关系表

由表可知温度越高，传播速度越快，而且不同温度下传播速度差别非常大，对测量精度要求不高时，可认为超声波在空气中的传播速度为340m/s。

2.2 单片机最小系统

单片机最小系统（或最小应用系统），是指用最小的元件组成的单片机可以工作的系统。对52系列单片机来说，最小系统一般包括：单片机、晶振电路、复位电路。单片机发出超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差，然后求出距离。单片机最小系统其作用主要是为了保

图2.2单片机最小系统原理框图

说明：

STC89C52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

（1）STC89C52共有40个引脚（其中有32个IO口。接地占1个，电源占1个，晶振电路占2个，EA引脚占1个，复位电路占1个，剩余2个没用）。

（2）STC89C52供电电源为+5V。

（3）晶振电路：为系统提供基本的时钟信号，晶振为12MHz。

（4）复位电路：是单片机正常运行的一个必要部分，复位电路应该保证单片机在上电瞬间进行一次有效的复位，在单片机正常工作时将RST引脚置低。此外通过一个按键进行手动复位，在单片机运行不正常时使用

2.3数码管显示电路

2.3.1数码管简介

数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管（共阴极与共阳极字型码如图2.3所示）。本论文数码管显示电路采用的是共阳极数码管，由四位LED组成动态扫描电路。共阳极数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。

图2.3 数码管的共阴极与共阳极字型码

2.3.2数码管动态显示原理

共阳极数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴极数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴极数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。动态显示能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。动态扫描时，由STC89C52的P0口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小，显示两位小数。显示电路如图2.4数码管与单片机的接口电路。

图2.4 数码管与单片机的接口电路

2.4 HC-SR04超声波测距模块硬件设计

2.4.1 HC-SR04简介

HC-SR04超声波模块性能稳定、测度距离精确、模块高精度、盲区小。此模块应用于物体测距、液位检测、公共安防和停车场检测。

基本工作原理：

(1)采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号; (2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回;(3)有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。该超声波模块包含了超声波发射电路和超声波接收电路。图 2.5为HC-SR04超声波模块。

VCC

GND

图2.5 HC-SR04超声波模块

2.4.2超声波发射电路

超声波发射电路的前置电路是由一个555无稳态电路组成的多谐振荡器，它是一种是间接反馈型，振荡电阻是连在电源VCC上的555电路，它是用来产生方波信号的。超声波发射电路的后半部分主要由非门组成的电路，其中作用是：两组非门是倒相的，使负载上可以得到两种方向的电流，峰峰值为电源的两倍。非门并联是为了提高输出电流驱动能力，也就是提高输出功率。下图2.2为超声波发射电路原理图

图2.2超声波发射电路原理图

发射电路的输入端接单片机任意端的输出端口，单片机执行相应的程序后，在该

输出端口输出一个40kHz的脉冲信号，经过三极管T放大，由驱动超声波发射头发

出长约6mm、频率为40kHz的脉冲超声波，且持续发射，遇到物体后反射至接收电

路。

2.4.3超声波接收电路

超声波接收电路由超声波传感器、两级放大电路和锁相环电路组成。发射头发射

出去的超声波经障碍物反射后，反射到接收头，由于超声波传感器接收到的反射波信

号非常微弱，所以需要两级放大电路对传感器接收到的信号进行放大。锁相环电路接

收到频率符合要求的信号后向单片机发出低电平中断请求信号，单片机检测到低电平

后停止定时器的工作。发送的超声波频率为40kHz，调整相关元件使锁相环的中心频

率为40kHz，只响应该频率的信号，避免了其他频率信号的干扰。下图2.3为超声波

接收电路原理图。

图2.3超声波接收电路原理图

当超声波传感器接收到超声波信号后，送入两级放大器放大，放大后的信号进入锁相环检波，如果频率为40kHz，则从8脚发出低电平中断请求信号送单片机P1.0端，单片机检测到低电平后停止定时器的工作。

第三章软件设计

3.1 数码管软件设计

数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。

静态显示驱动

静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二—十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态

显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动，要知道ATC89S52单片机可用的I/O端口才32个，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。

动态显示驱动

数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。图3.2为中断流程图。

图3.2 中断程序流程图

本设计的数码管显示是先将系统获得的位移值分解成4个数，然后通过定时器的中断（将程序中定时器的初始值设定为2ms，而后进入中断进行数码管显示）

3.2 HC-SR04超声波测距模块软件设计

根据HC-SR04超声波测距模块的工作原理画出HC-SR04超声波测距模块的时序图和HC-SR04超声波测距模块流程图。图3.3为HC-SR04超声波测距模块时序图，图3.4为HC-SR04超声波测距模块流程图。

图3.3 HC-SR04超声波测距模块时序图

由时序图可知当系统提供一个10uS以上脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40kHZ周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。

图3.4 HC-SR04超声波测距模块流程图

3.3 主程序设计

本论文所设计的超声波测距仪的软件部分是用C语言设计而成的。系统由单片机STC89C52、HC-SR04超声波测距模块、数码管显示等部分组成。该系统通过HC-SR04超声波测距模块所测量障碍物距离的变化采集数据，最后通过数码管来显示测量值。图3.1为系统总流程图

图3.1系统总流程图

系统上电后，首先进行程序初始化，然后置位使定时器T0开始定时，控制超声

波传感器发出超声波，同时使定时器T1开始定时。CPU循环检测P1.0引脚，当P1.0

为低电平时接收到回波，立即使T1停止工作，保存定时器的计数值。然后根据传输

时间计算距离，计算出距离后调用距离显示子程序，通过数码管显示距离。

第三章xxx

第四章总结

4.1 本文工作总结

本文所介绍的是利用STC89C52单片机编程产生频率为40kHz的方波，由HC-SR04超声波测距模块进行距离数值采集，通过数码管显示器显示距离数值的超声波测距仪。

我们根据超声波测距仪整个系统以及各个模块的工作原理先将程序写入Kill软

件中检测是否正确无误，在将各个模块的程序依次单独烧入烧写软件中。确认正确后

将整个程序再次烧入烧写软件中。当电路板上显示出正确数值时证明了我们的程序准

确无误。通过本次设计我们发现利用52系列单片机设计的测距仪便于操作、读数直

观。经实际测试证明，我们所做的测距仪工作稳定,能满足一般近距离测距的要求，

且成本较低、有良好的性价比。同时我们也发现距离测量时必须满足以下条件：①被

测目标必须垂直于超声波测距仪。②被测目标表面必须平坦。③测量时在超声波测距

仪周围没有其他可反射超声波的物体。因此在测量过程中稍不小心就会接收不到超声

波，而导致没有测量结果。

每一个付出的过程总会有着不少的收获，经过这次毕业设计，不仅让我重新复习了以前所学过的单片机知识，加深了我对单片机的认识，同时也巩固了我对Protel、Visio 2003等绘图软件的操作能力，并且我学到了许多上课期间所不具备的知识和技能、学会了自己通过动手实践，成功实现了超声波测距仪的设计。这次课程设计虽然成功的实现了超声波测量仪预期的效果，但过程并不是一帆风顺的，期间遇到了许多的难题，例如：对超声波传感器的使用、程序的编程以及各个电路的接法问题等等。但经过老师的讲解及查阅各种相关的资料后，终于得到了想要的结果。这次的设计让我明白：天下没有免费的午餐，你的付出决定你的收获。古人云：“纸上得来终觉浅”，如果我们没有尝试把所学到的知识应用到实际中，那么我们永远也没办法获得所学知识的精华。

4.2 存在不足

由于我们自己对单片机、超声波传感器知识的欠缺和经验的不足，设计过程中没有考虑周全且设计方案较于简单以及该系统中锁相环锁定需要一定时间等原因，导致了在测量的时候数据的显示会比较慢，且测得的距离有一定误差，无法应用在在精度要求较高的工业领域如机器人自动测距等方面，在测量的距离过大时可能会导致乱码的出现。

参考文献

[1] 赵负图传感器和敏感元器件性能数据手册[M].辽宁科学技术出版社,1994

[2] 何立民单片机应用技术选编[M].北京航空航天大学出版社, 2000

[3] 来清明传感器与单片机接口及实例[M].北京航天航空大学出版社,2008

[4] 龚运新单片机C语言开发[M].清华大学出版社,2006

[5] 张迎新单片机原理及应用[M].电子工业出版社,2010.1

[6] 蔡明文，冯先成.单片机课程设计[M].华中科技大学出版社,2007：

[7] 李丽霞，单片机在超声波测距中的应用[J].电子技术，2002

[8] 冯玉东，C语言程序设计实用教程[C].中国电力出版社，2004

[9] 胡萍. 超声波测距仪的研制[M].中国电力出版社，2003.10

[10] 时德刚，刘哗.超声波测距的研究[M].电子工业出版社，2002.10

[11] 贾伯年，传感器技术[M].东南大学出版社，2000

致谢

感谢这三年来福建电力职业技术学院给了我学习的机会，也感谢福建电力职业技术学院机电工程系的老师们对我专业思维及专业技能的培养，他们在学业上的辛勤指导为我工作和继续学习打下了良好的基础，在这里我要向诸位老师深深的鞠上一躬！我的毕业论文是在徐志保老师的精心指导和大力支持下完成的，从开始做论文到论文基本完成，经历了很长一段时间，从开始的一知半解到现在的全面了解算是经历了一个漫长的过程。在这个过程中徐志保老师一直陪伴着我们。每一次当我们遇到困难时，老师总是很有耐心帮助我们；每一次老师有空的时候，他总往实验室跑，为了仅仅是想给我们更多一点的帮助，让我们能够更好的完成任务；每一次我们拿论文给老师看的时候，他总是很仔细的看我们的论文，帮我们找出其中有错误的地方，指导我们如何纠正错误、完善不足。老师渊博的知识、开阔的视野给了我深深的启迪，论文凝聚着他的血汗，他以严谨的治学态度、敬业的工作精神和谦虚育人的品德深深的感染了我，在此我向他表示衷心的谢意

我最想感谢的还有我的父母，虽然家里生活条件并不优越，可是他们总是竭尽所能的给我提供更好的环境，让我能够安心的在学校读书，在这里我也要向我的父母深深的鞠上一躬！同时，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅的各位老师表示衷心的感谢。

大学给我留下了我人生不可磨灭的印象，给我留下了美好的回忆。最后祝愿我的母校越来越美丽。祝福老师们身体健康，工作顺利！同学们都能找到称心的工作！

附录一

//hc-sr04 超声波测距模块DEMO 程序

//晶振：11。0592

//接线：模块TRIG接P1.0 ECH0 接P1.1

//数码管：共阳数码管P0接数据口,P2.0 P2.1 P2.2 P2.3接选通数码管

/******************************************************************** ***************************************/

#include //器件配置文件

#include

#define RX P1_0

#define TX P1_1

unsigned int time=0;

unsigned int timer=0;

unsigned char posit=0;

unsigned long S=0;

bit flag =0;

unsigned char const discode[] ={ 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xBF,0xff/*-*/};

unsigned char const positon[4]={ 0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};

unsigned char disbuff[4] ={ 0,0,0,0,};

/********************************************************/

void Display(void) //扫描数码管

{

P0=discode[disbuff[posit]];

P2=positon[posit];

if(++posit>=4)

posit=0;

}

/********************************************************/

void Conut(void)

{

time=TH0*256+TL0;

TH0=0;

TL0=0;

S=(time*1.7)/100; //算出来是CM

if((S>=700)||flag==1) //超出测量范围显示“-”

{

flag=0;

disbuff[0]=10; //“-”

disbuff[1]=10; //“-”

disbuff[2]=10; //“-”

disbuff[3]=10; //“-”

致谢

}

else

{

disbuff[0]=10;

disbuff[1]=S%1000/100;

disbuff[2]=S%1000%100/10;

disbuff[3]=S%1000%10 %10;

}

}

/********************************************************/

void T0_int() interrupt 1 //T0中断用来计数器溢出,超过测距范围

{

flag=1; //中断溢出标志

}

/********************************************************/

void T1_int() interrupt 3 //T1中断用来扫描数码管和计800MS启动模块{

TH1=0xf8;

TL1=0x30;

Display();

timer++;

if(timer>=400)

{

timer=0;

TX=1; //800MS 启动一次模块

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

福建电力职业技术学院毕业论文

_nop_();

_nop_();

TX=0;

}

}

/*********************************************************/ void main( void )

{

TMOD=0x11; //设T0为方式1，GATE=1；

TH0=0;

TL0=0;

TH1=0xf8; //2MS定时

TL1=0x30;

ET0=1; //允许T0中断

ET1=1; //允许T1中断

TR1=1; //开启定时器

EA=1; //开启总中断

while(1)

{

while(!RX); //当RX为零时等待

TR0=1; //开启计数

while(RX); //当RX为1计数并等待

TR0=0; //关闭计数

Conut(); //计算

}

}

传感器课程设计--电涡流位移传感器设计

传感器课程设计--电涡流位移传感器设计目录 摘要 电涡流位移传感器设计一、设计要求 二、总体设计方案 三、电涡流传感器的基本原理 3-1电涡流效应和传感器等效电路 3-2电涡流形成的范围 四、传感器的结构形式 五、测量电路及分析 5-1 测量电路 5-2 电路各单元分解 六、实验数据及误差分析 参考文献 摘要 随着现代测量、控制盒自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视。特别是近年来，由于科学技术的发展及生态平衡的需要，传感器在各个领域的作用也日益显著。传感器技术的应用在许多个发达国家中，已经得到普遍重视。在工程中所要测量的参数大多数为非电量，促使人们用电测的方法来研究非电量，及研究用电测的方法测量非电量的仪器仪表，研究如何能正确和快速的非电量技术。电涡流传感器已成为目前电测技术中非常重要的检测手段，广泛的应用于工程测量和科学实验中。关键词:电涡流式传感器传感器技术电量非电量电涡流位移传感器设计一、设计技术要求

1、线性范围(mm):1 2、分辨率(um):1 3、线性误差:《3% 4、使用温度范围:-15~+80 二、总体方案设计 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。它是一种非接触的线性化计量工具。电涡流传感器能准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。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。根据下面的组成框图，构成传感器。 根据组成框图，具体说明各个组成部分的材料: (1)敏感元件:传感器探头线圈是通过与被测导体之间的相互作用，从而产生被测信号的部分，它是由多股漆包铜线绕制的一个扁平线圈固定在框架上构成，耗小，电性能好，热膨胀系数小。线圈框架的材料是聚四氟乙烯，其损 (2)传感元件: 前置器是一个能屏蔽外界干扰信号的金属盒子，测量电路完全装在前置器中，并用环氧树脂灌封。 (3)测量电路:本电路拟采用变频调幅式测量电路。 三、电涡流传感器的基本原理 3?1、电涡流效应和传感器等效电路 电涡流式传感器是利用电涡流效应，将位移、温度等非电量转化为阻抗的变化(或电感的变化，或Q值的变化)从而进行非电量电测的。

嵌入式课程设计温度传感器-课程设计(1)

@ 嵌入式系统原理与应用 课程设计 —基于ARM9的温度传感器· 学号：01** 班级：**************1班 姓名：李* 指导教师：邱* 、

课程设计任务书 班级: ************* 姓名： ***** 设计周数: 1 学分: 2 指导教师: 邱选兵 $ 设计题目: 基于ARM9的温度传感器 设计目的及要求: 目的： 1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。 2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊 接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。 3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能 够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。 4.* 5.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的 电子器件图书。 6.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字 万用表。 7.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。 8.各种外围器件和传感器的应用； 9.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。 要求： 1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能； 2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板， 调试程序； 3.} 4.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；. 5.完成课程设计报告 设计内容和方法:使用温度传感器PT1000，直接感应外部的温度变化。使用恒流源电路，保证通过PT1000的电流相等，根据PT1000的工作原理与对应关系，得到温度与电阻的关系，将得到的电压放大20倍。结合ARM9与LCD，将得到的

超声波测距报告(带报警)

目录 一、超声波测距原理 二、超声波测距模块介绍 1.主控模块 2.电源模块 3.显示模块 4.超声波模块 5.扬声器模块 三、超声波测距功能介绍 四、超声波测距前景展望 五、心得 附：程序

超声波测距(可报警) 一、超声波测距原理 超声波发射器定期发送超声波，遇到被测物体时发生反射，反射波经超声波接收器接收并转化为电信号，只要测出发送和接收的时间差t，即可测出超声测距装置到被测物体之间的距离S: S=c*t/2 (式中c为超声波在空气中的传播速度，c=331.45*√（1+T/273.16)) 由此可见声速与温度的密切的关系。在应用中，如果温度变化不大或者对测量要求不太高(例如汽车泊车定位系统)，则可认为声速是不变的，否则，必须进行温度补偿。 超声波传感器是超声测距核心部件，传感器按其工作介质可分气相、液相和固相传感器;按其发射波束宽度可分为宽波束和窄波束传感器;按其工作频率又可分为40kHz, 5OkHz等不同等级。超声波在空气传播过程中，由于空气吸收衰减和扩散损失，声强随着传播距离的增大而衰减，而超声波的衰减随频率增大而成指数增加。本设计选用气相、窄波束、40kHz的超声波传感器。 二、超声波测距模块介绍 该产品共有五个模块，其中主控模块、电源模块、显示模块、扬声器模块集成在开发板上，超声波模块是外接的。 1.主控模块 主要部分是51单片机。 51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATLEM公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。 主要功能： ·8位CPU·4kbytes 程序存储器(ROM) (52为8K)

液位传感器课程设计

目录 摘要 (2) 1绪论 (3) 引言 (3) 电容式液位测量技术的发展 (4) 电容式液位测量现状 (4) 电容式液位测量存在的问题 (5) 电容式液位传感器的发展趋势 (5) 2本设计的电容式液位测量方法 (6) 测量原理及实现思路 (6) 液体的物理参数对液位测量的影响 (8) 极板设计 (9) 液位测量系统的基本构成 (11) 3硬件设计 (12) 电源电路设计 (12) 电容测量电路设计 (13)

放大调零电路设计 (14) A/D转换电路设计 (16) 4误差分析 (17) 电容测量误差对精度的影响 (17) 影响液位测量的主要因素 (18) 5总结 (19) 参考文献 (20) 摘要 在工业自动化生产过程中，为了实现安全快速有效优质的生产，经常需要对液位进行精确测量，继而进行自动调节、智能控制使生产结果更趋完善。 通常进行液位测量的方法有二十多种，分为直接法和间接法。直接液位测量法是以直观的方法检测液位的变化情况，如玻璃管或玻璃板法。然而随着工业自动化规模的不断扩大，因其方法原始、就地指示、精度低等逐渐被间接测量方法取代。目前国内外工业生产中普遍采用间接的液位测量方法，如浮子式、液压式、电容法、超声波法、磁致伸缩式、光纤等。其中电容式液位测量价格低廉、结构简单，是间接测量方法中最常用的方法之一。

本设计采用一种与介质无关的电容式液位测量方法，解决了传统电容测量与被测介质有关的技术难题。它可以应用于动态液位测量，尤其是在被测液体本身介质常数和液位，随时间和环境等因素容易发生变化的场合，如车用燃油油位的计量，从而向当今高精度、数字化、集成化、智能化的科学技术全面发展更迈进了一步，对满足石油化工等液位检测领域的迫切需求具有重大的理论和应用价值，前景十分广阔。 消除电容式液位测量方法中介质介电常数的因素是关键，设计符合测量方法的电容极板，通过电容电压转换电路处理为直流电压信号，由数据采集卡采集后送入单片机或计算机，最终实现算法的设计。其中电容极板设计时需注意消除和减小边缘效应和寄生电容的影响，同时要保证平板电容良好的绝缘性能和抗外界干扰性。 最后在整体设计和理论分析的基础之上，从硬件各部分进行具体的设计，包括硬件电路和各环节的信号量匹配等。通过理论计算和数据分析，验证了此液位仪具有良好的性能，达到了要求的技术指标，同时指出了需要改进和完善的地方。 1绪论

LED数码管显示电子钟设计

《单片机原理及应用》 课程设计说明书 题目LED数码管显示电子钟设计系（部） 专业（班级) 姓名 学号 指导教师 起止日期 课程设计任务书

系(部): 专业:

目录 一、摘要 单片机全称为单片机微型计算机（Single Chip Microsoftcomputer).从应用领域来看，单片机主要用来控制，所以又称为微控制器(Microcontroller Unit）或嵌入式控制器。单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注,应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容

易。由于具有上述优点，在我国,单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。 时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用,是保证系统正常工作的基础.在一个单片机应用系统中,时钟有两方面的含义:一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下,通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302,DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。 二、设计内容 2.1、任务要求 本次设计时钟电路，使用了A TC89C51单片机芯片控制电路,单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整时钟的年、月、日、时、分、秒,还有设定闹钟，用一扬声器来进行定时提醒,同时使用汇编语言程序来控制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过四个模块：键盘、芯片、扬声器、LED显示即可满足设计要求. 2。2、设计程序方案 设计程序思路： 1.实现8位数码管动态扫描显示 void Display_1Code(unsigned char pos,unsigned char code1）; void Display_2Num(unsigned char pos,unsigned char num，unsigned char point）； 数码管动态扫描就是： 段显位选延时显示消影 因为我们用的是共阳数码管，而段码表用的共阴的，所以对code1取反 共阳数码管高电平点亮，所以P2移位后不用取反,从高位开始是第1个数码管 掩饰显示1ms，P2给全0全部熄灭，消影作用. 2。时间显示 采用实时时钟芯片DS1302，读芯片的datasheet，根据时序等说明编写驱动程序。 1)初始化 void DS1302_Init（void） 2）底层基本读写函数 void DS1302_WriteByte（unsigned char byte) unsigned char DS1302_ReadByte（void) 3)对芯片寄存器的读写函数 void DS1302_WriteData（unsigned char addr,unsigned char mdata) unsigned char DS1302_ReadData（unsigned char addr） 4）修改时间函数

温度传感器课程设计

: 温度传感器课程设计报告 专业：电气化 年级： 13-2 学院：机电院 { 姓名：崔海艳 学号：35 … ^ -- 目录

1 引言 (3) 2 设计要求 (3) 3 工作原理 (3) 4 方案设计 (4) … 5 单元电路的设计和元器件的选择 (6) 微控制器模块 (6) 温度采集模块 (7) 报警模块 (9) 温度显示模块 (9) 其它外围电路 (10) 6 电源模块 (12) 7 程序设计 (13) — 流程图 (13) 程序分析 (16) 8. 实例测试 (18) 总结 (18) 参考文献 (19) \

。 1 引言 传感器是一种有趣的且值得研究的装置，它能通过测量外界的物理量，化学量或生物量来捕捉知识和信息，并能将被测量的非电学量转换成电学量。在生活中它为我们提供了很多方便，在传感器产品中，温度传感器是最主要的需求产品，它被应用在多个方面。总而言之，传感器的出现改变了我们的生活，生活因使用传感器也变得多姿多彩。 温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等，常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同，在工业企业中，如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大，滞后现象严重，存在很多不确定的因素，难以建立精确的数学模型，从而导致控制系统性能不佳，甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用，但由于继电器动作频繁，可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式，但PID控制对象的模型难以建立，并且当扰动因素不明确时，参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测 2 设计要求

实验三 数码管动态显示程序设计1

实验三数码管动态显示程序设计 实验目的 1、理解数码管动态显示原理 2、理解数码管动态显示电路的设计方法 3、掌握数码管动态显示程序的设计方法 实验仪器 单片机开发板、万利仿真机、稳压电源、计算机 实验内容 1、动态扫描显示程序 2、特征位小数点控制显示程序 实验电路图

实验步骤及调试信息 1、新建实验项目 2、输入实验程序并补充完整 ;------------------------------------------------------ ;数码管动态显示程序 ;包含小数点显示 ;位选码输出有两种方式： ; DispSelection1: 一次一位 ; DispSelection2: 一次一字节 ; ; 2009-08-20 ;------------------------------------------------------- LEDCLK bit P3.4 LEDDIN bit P2.3 LEDDATA data P0 dseg at 30h dispbuf: ds 8 ;显示缓冲区8字节 disppoint: ds 1 ;小数点控制数据maincode SEGMENT CODE CSEG at 0 LJMP Start

RSEG maincode Start: CLR E A mov sp,#0c0h mov dispbuf ,#08h mov dispbuf+1, #04h mov dispbuf+2, #00h mov dispbuf+3, #08h mov dispbuf+4, #02h mov dispbuf+5, #00h mov dispbuf+6, #02h mov dispbuf+7, #07h mov disppoint,#02h ;第2位小数点亮 LCALL disp SJMP $-3 ;------------------------------------------------------ ;数码管动态显示程序 ;包含小数点显示 ;位选码输出有两种方式： ; DispSelection1: 一次一位 ; DispSelection2: 一次一字节 ; ; 2009-08-20 ;------------------------------------------------------- Disp: MOV R7,#8 MOV R0,#dispbuf CLR LEDCLK SETB L EDDIN Disp1: MOV A,@R0 MOV DPTR,#DispTab MOVC A,@A+DPTR cpl a ; LCALL Dispdot ;显示小数点程序 MOV LEDDA TA,A ;在输出之前加入显示小数点程序 LCALL DispSelection1 ;输出位选择信号，DispSelection2是第二种; lcall dispsel3 LCALL Delay1ms mov p2,#0ffh INC R0 DJNZ R7,Disp1 mov p2,#0ffh RET ;------------------------------------------------- ;位选码以一次一位方式输出

超声波测距程序(详细C语言数码管显示)

超声波测距程序（详细C语言数码管显示） #include //头文件 #include// _nop_() 函数延时1US用 #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define nop _nop_() sbit csb=P1^0;//超声波发送端口为P1.0 sbit bai=P2^2;//数码管百位 sbit shi=P2^1;//数码管十位 sbit ge=P2^0;//数码管个位 uchar flag;//超声波接收标志 float juli1;//距离变量，用来数码管显示用 int juli; uchar table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共阳数码管0到9的代码 int xianshi[3]; void delayshow(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } void ledshow(void) { xianshi[0]=juli/100; xianshi[1]=((juli%100)/10); xianshi[2]=juli%10; bai=0; P0=table[xianshi[0]]; delayshow(2); bai=1; delayshow(2); shi=0; P0=table[xianshi[1]]; delayshow(2); shi=1;

位移传感器原理及应用课程设计[1]

题目：位移传感器的设计设计人员： 学号： 班级： 指导老师：许晓平、高宏才、陈焰日期：

位移传感器—光栅的原理和应用 一、概述 位移是和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。小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测，大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高（目前分辨率最高的可达到纳米级）、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点，在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛的应用（1）。 二、原理 计量光栅是利用光栅的莫尔条纹现象来测量位移的。“莫尔”原出于法文Moire，意思是水波纹。几百年前法国丝绸工人发现，当两层薄丝绸叠在一起时，将产生水波纹状花样；如果薄绸子相对运动，则花样也跟着移动，这种奇怪的花纹就是莫尔条纹。一般来说，只要是有一定周期的曲线簇重叠起来，便会产生莫尔条纹。计量光栅在实际应用上有透射光栅和反射光栅两种；按其作用原理又可分为幅射光栅和相位光栅；按其用途可分为直线光栅和圆光栅。下面以透射光栅为例加以讨论。透射光栅尺上均匀地刻有平行的刻线即栅线，a为刻线宽，b 为两刻线之间缝宽，W=a+b称为光栅栅距。目前国内常用的光栅每毫米刻成10、25、 50、100、250条等线条。光栅的横向莫尔条纹测位移，需要两块光栅。一块光栅称为主光栅，它的大小与测量范围相一致；另一块是很小的一块，称为指示光栅。为了测量位移，必须在主光栅侧加光源，在指示光栅侧加光电接收元件。当主光栅和指示光栅相对移动时，由于光栅的遮光作用而使莫尔条纹移动，固定在指示光栅侧的光电元件，将光强变化转换成电信号。由于光源的大小有限及光栅的衍射作用，使得信号为脉动信号。如图1，此信号是一直流信号和近视正弦的周期信号的叠加，周期信号是位移x的函数。每当x变化一个光栅栅距W，信号就变化一个周期，信号由b点变化到b’点。由于bb’=W，故b’点的状态与b点状态完全一样，只是在相位上增加了2π（2）。由图1可得光电信号为 u0=U平均+Umsin(π/2+2πX/W) 式中u0—光电元件输出的电压信号；

单片机数码管显示系统课程设计

数码管显示与键盘扫描系统 摘要： 现如今已经跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，就可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都是放置在一个机械装置的内部。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。数码管显示与键盘扫描系统是单片机系统中十分典型的应用，可将4×4键盘的按键对应显示在数码管上。 关键词：单片机数码管 一、绪论 1. 研究意义 用单片机驱动LED数码管有很多方法，按显示方式可分静态显示和动态（扫描）显示；按译码方式可分硬件译码和软件译码。静态显示数据稳定，占用很少的CPU 时间。动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。LED数码管的外围电路一般需要一个限流电阻和加大驱动电流的晶体管。 LED数码管是由发光二级管显示字段组成的显示器，有“8”字段和“米”字段之分，这种显示器有共阳极和共阴极两种。实际上不用驱动电路即可达到正常亮度，为了可靠性设计可采用晶体管构成驱动电路。 2. 设计目的 在单片机的产品设计中，人机界面是非常重要的部分，而且随着系统的日益复杂，以及人们对产品的人机交互能力的要求不断提升，常握单片机系统中的人机界面基础设计能力成为了学习单片机的基础课程，而4X4键盘的操作和LED数码管的动态显示是人机界面设计的基础内容，掌握这些基础设计能力，加深对人机界面的认识，同时提高人机界面系统设计能力。

超声波测距仪的设计说明

题目：超声波测距仪的设计 超声波测距仪的设计 一、设计目的： 以51单片机为主控制器，利用超声波模块HC-SR04，设计出一套可在数码管上实时显示障碍物距离的超声波测距仪。 通过该设计的制作，更为深入的了解51的工作原理，特别是51的中断系统及定时器/计数器的应用；掌握数码管动态扫描显示的方法和超声波传感器测距的原理及方法，学会搭建51的最小系统及一些简单外围电路(LED显示电路)。从中提高电路的实际设计、焊接、检错、排错能力，并学会仿真及软件调试的基本方法。 二、设计要求： 设计一个超声波测距仪。要求： 1.能在数码管上实时显示障碍物的实际距离； 2.所测距离大于2cm小于300cm，精度2mm。 三、设计器材： STC89C52RC单片机 HC-SR04超声波模块 SM410561D3B四位的共阳数码管 9014三极管（4） 按键（1） 电容（30PF2，10UF1） 排阻（10K），万用板，电烙铁，万用表，5V直流稳压电源，镊子，钳子，

导线及焊锡若干，电阻（200欧5）。 四、设计原理及设计方案： （一）超声波测距原理 超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。基本的测距公式为：L=(△t/2)*C 式中 L——要测的距离 T——发射波和反射波之间的时间间隔 C——超声波在空气中的声速，常温下取为344m/s 声速确定后，只要测出超声波往返的时间，即可求得L。 根据本次设计所要求的测量距离的围及测量精度，我们选用的是HC-SR04超声波测距模块。(如下图所示)。此模块已将发射电路和接收电路集成好了，硬件上不必再自行设计繁复的发射及接收电路，软件上也无需再通过定时器产生40Khz的方波引起压电陶瓷共振从而产生超声波。在使用时，只要在控制端‘Trig’发一个大于15us宽度的高电平,就可以在接收端‘Echo’等待高电平输出。单片机一旦检测到有输出就打开定时器开始计时。 当此口变为低电平时就停止计时并读出定时器的值，此值就为此次测距的时间，再根据传播速度方可算出障碍物的距离。 （二）超声波测距模块HC-SR04简要介绍 HC-SR04超声波测距模块的主要技术参数使用方法如下所述： 1. 主要技术参数： ①使用电压：DC5V ②静态电流：小于2mA ③电平输出：高5V

传感器课程设计 电感式位移传感器

东北石油大学 课程设计 2015年7 月 8日

任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号 主要内容： 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计，通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量，并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器等技术。 基本要求： 1、能够检测 0~20cm 的位移； 2、电压输出为 1~5V； 3、电流输出为 4~20mA； 主要参考资料： [1] 贾伯年，俞朴.传感器技术[M].南京：东南大学出版社，2006：68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].北京：机械工业出版社，2005：5-9. [3] 唐文彦.传感器[M].北京：机械工业出版社，2007: 48-50. [4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2002:80-90.完成期限—

指导教师 专业负责人 2015年 7 月 1 日

摘要 测量位移的方法很多，现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器，磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法，光外差法，电镜法，激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状，本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法，具有控制及数据处理等功能，结构简单、成本低等优点，可以广泛应用于机械位移的测量与控制。 关键词：电感式传感器；自感式传感器；测量位移；位移传感器

LED_数码管显示设计(单片机)

键盘和LED 数码管显示设计 一、预备知识 有关 LED 数码管、滑动变阻器控制的具体编程原理见单片机课程教材。 二、设计目的 掌握 LED 数码管的使用，熟悉单片机人机接口设计，提高实际应用 的能力。 三、设计内容 1、设计LED 数码管显示电路原理图； 2、设计程序流程图； 3、编程调试； 四、参考接线 1、人机接口补丁板，可通过选择跳线，选择数码管段选输入是并行或串行输入； 2、不要忽略从实验箱主板上接+5V、GND 到人机接口补丁板； 3、具体接线参见人机接口补丁板原理图。 五、设计步骤 程序： LED_0 EQU 30H ;存放三个数码管的段码 LED_1 EQU 31H LED_2 EQU 32H ADC EQU 35H ;存放转换后的数据

ST BIT P3.2 OE BIT P3.0 EOC BIT P3.1 ORG 00H START: MOV LED_0,#00H MOV LED_1,#00H MOV LED_2,#00H MOV DPTR,#TABLE ;送段码表首地址 SETB P3.4 SETB P3.5 CLR P3.6 ;选择ADC0808的通道3 WAIT: CLR ST SETB ST CLR ST ;启动转换 JNB EOC,$ ;等待转换结束 SETB OE ;允许输出 MOV ADC,P1 ;暂存转换结果 CLR OE ;关闭输出 MOV A,ADC ;将AD转换结果转换成BCD码 MOV B,#100 DIV AB MOV LED_2,A MOV A,B MOV B,#10 DIV AB MOV LED_1,A MOV LED_0,B LCALL DISP ;显示AD转换结果 SJMP WAIT DISP: MOV A,LED_0 ;数码显示子程序 MOVC A,@A+DPTR CLR P2.3 MOV P0,A LCALL DELAY SETB P2.3 MOV A,LED_1 MOVC A,@A+DPTR CLR P2.2 MOV P0,A

温度传感器课程设计

温度传感器课程设计报告 专业：电气化___________________ 年级：13-2 学院：机电院 姓名：崔海艳 ______________ 学号：8021209235 目录 1弓I言................................................................... ..3

2设计要求................................................................. ..3 3工作原理................................................................. ..3 4 方案设计 ................................................................ ..4 5单元电路的设计和元器件的选择.............................................. ..6 5.1微控制器模块........................................................... .6 5.2温度采集模块...................................................... .. (7) 5.3报警模块.......................................................... .. (9) 5.4 温度显示模块..................................................... .. (9) 5.5其它外围电路........................................................ (10) 6 电源模块 (12) 7程序设计 (13) 7.1流程图............................................................... (13) 7.2程序分析............................................................. ..16 8.实例测试 (18) 总结.................................................................... ..18 参考文献................................................................ ..19

实验四八位七段数码管动态显示电路的设计

八位七段数码管动态显示电路的设计 一、实验目的 1、了解数码管的工作原理。 2、学习七段数码管显示译码器的设计。 3、学习VHDL的CASE语句及多层次设计方法。 二、实验原理 七段数码管是电子开发过程中常用的输出显示设备。在实验系统中使用的是两个四位一体、共阴极型七段数码管。其单个静态数码管如下图4-4-1所示。 图4-1 静态七段数码管 由于七段数码管公共端连接到GND（共阴极型），当数码管的中的那一个段被输入高电平，则相应的这一段被点亮。反之则不亮。共阳极性的数码管与之相么。四位一体的七段数码管在单个静态数码管的基础上加入了用于选择哪一位数码管的位选信号端口。八个数码管的a、b、c、d、e、f、g、h、dp都连在了一起，8个数码管分别由各自的位选信号来控制，被选通的数码管显示数据，其余关闭。 三、实验内容 本实验要求完成的任务是在时钟信号的作用下，通过输入的键值在数码管上显示相应的键值。在实验中时，数字时钟选择1024HZ作为扫描时钟，用四个拨动开关做为输入，当四个拨动开关置为一个二进制数时，在数码管上显示其十六进制的值。 四、实验步骤 1、打开QUARTUSII软件，新建一个工程。 2、建完工程之后，再新建一个VHDL File，打开VHDL编辑器对话框。 3、按照实验原理和自己的想法，在VHDL编辑窗口编写VHDL程序，用户可参照光 盘中提供的示例程序。 4、编写完VHDL程序后，保存起来。方法同实验一。

5、对自己编写的VHDL程序进行编译并仿真，对程序的错误进行修改。 6、编译仿真无误后，根据用户自己的要求进行管脚分配。分配完成后，再进行全编译 一次，以使管脚分配生效。 7、根据实验内容用实验导线将上面管脚分配的FPGA管脚与对应的模块连接起来。 如果是调用的本书提供的VHDL代码，则实验连线如下： CLK：FPGA时钟信号，接数字时钟CLOCK3，并将这组时钟设为1024HZ。 KEY[3..0]：数码管显示输入信号，分别接拨动开关的S4，S3，S2，S1。 LEDAG[6..0]：数码管显示信号，接数码管的G、F、E、D、C、B、A。 SEL[2..0]：数码管的位选信号，接数码管的SEL2、SEL1、SEL0。 8、用下载电缆通过JTAG口将对应的sof文件加载到FPGA中。观察实验结果是否与 自己的编程思想一致。 五、实验现象与结果 以设计的参考示例为例，当设计文件加载到目标器件后，将数字信号源模块的时钟选择为1464HZ，拨动四位拨动开关，使其为一个数值，则八个数码管均显示拨动开关所表示的十六进制的值。

温度传感器课程设计报告1

温度传感器的特性及应用设计 集成温度传感器是将作为感温器件的晶体管及其外围电路集成在同一芯片上的集成化温度传感器。这类传感器已在科研，工业和家用电器等方面、广泛用于温度的精确测量和控制。 1、目的要求 1．测量温度传感器的伏安特性及温度特性，了解其应用。 2．利用AD590集成温度传感器，设计制作测量范围20℃～100℃的数字显示测温装置。 3．对设计的测温装置进行定标和标定实验，并测定其温度特性。 4．写出完整的设计实验报告。 2、仪器装置 AD590集成温度传感器、变阻器、导线、数字电压表、数显温度加热设备等。 3、实验原理 AD590 R=1KΩ E=（0-30V） 四、实验内容与步骤 ㈠测量伏安特性――确定其工作电压范围 ⒈按图摆好仪器，并用回路法连接好线路。 ⒉注意，温度传感器内阻比较大，大约为20MΩ左右，电源电 压E基本上都加在了温度传感器两端，即U＝E。选择R4＝1KΩ，温度传感器的输出电流I＝V/R4＝V（mV）/1KΩ＝│V│（μA）。

⒊在0～100℃的范围内加温，选择0.0 、10.0、20.0……90.0、100.0℃，分别测量在0.0、1.0、2.0……25.0、30.0V时的输出电流大小。填入数据表格。 ⒋根据数据，描绘V～I特性曲线。可以看到从3V到30V，基本是一条水平线，说明在此范围内，温度传感器都能够正常工作。 ⒌根据V～I特性曲线，确定工作电压范围。一般确定在5V～25V为额定工作电压范围。 ㈡测量温度特性――确定其工作温度范围 ⒈按图连接好线路。选择工作电压为10V，输出电流为I＝V/R4＝V（mV）/1KΩ＝│V│（μA）。 ⒉升温测量：在0～100℃的范围内加热，选择0.0 、10.0、 20.0……90.0、100.0℃时，分别同时测量输出电流大小。将数据填入数据表格。 注意：一定要温度稳定时再读输出电流值大小。由于温度传感器的灵敏度很高，大约为k=1μA／℃，所以，温度的改变量基本等于输出电流的改变量。因此，其温度特性曲线是一条斜率为k=1的直线。 ⒊根据数据，描绘I～T温度特性曲线。 ⒋根据I～T温度特性曲线，求出曲线斜率及灵敏度。 ⒌根据I～T温度特性曲线，在线性区域内确定其工作温度范围。 ㈢实验数据: ⒈温度特性

PLC控制数码管显示程序设计

? PLC控制数码管显示程序设计》 学院名称：信息工程学院 专业名称：电气自动化技术 班级名称：电气1204 班 姓名：赵传锋 学号：1205130425 指导教师：汪清平 完成时间：2014年06 月01 日

摘要 数码管显示是一个典型的PIC教学项目。在交通灯、电梯、抢答器等系统的控制中都融入了数码管显示。 本设计就是利用PLC作为核心部件用对数码管显示进行设计，让学生在学习过程中更熟练地掌握PIC的编程技巧，提高编程能力。 利用PLC控制数码管的显示过程，并且给出了接线图、梯形图。 关键词：PLC编程设计；接线图：梯形图

、系统组成 1. 设计要求： 先按下“开”按钮，再按“循环显示”按钮，数码管就会从0~9循环显示。按下“置数”按钮，数码管实时显示8 4、2、1编码开关所置数值。用“循环显示”和“置数”按钮来切换数码管的循环显示和置数状态。 2. 系统组成及工作原理： 系统由pic硬件系统和梯形图程序组成。 PLC的控制方式是由继电器控制方式演化而来,由PLC内部的微电子电路构成的软元件线圈和触点取代了硬件继电器的线圈和触点，用PLC的程序指令取代继电器控制的连接导线，将各个元件按照一定的逻辑关系连接起来,PLC内部的中央控制器(CPU)根据输入条件和预定的程序，控制各个软元件的状态，并输出到外部执行部件,控制设备运行。 3. 硬件原理图: +24 v COM 数 管

4.程序流程图:

二、系统设计 设计可以分为循环模式与置数模式的切换控制部分、循环与置数控制部分和输出部分三大模块。 1. 输出部分： 定义： 编码部分中间继电器的常开触点接法： 将Mxx中低位数字相同的中间继电器的常开触点并联接到一起；输出的接法： Y000接a段、Y001接b段、Y002接c段、Y003接d段、 Y004 接e 段、Y005接f 段、Y006接g 段、Y007接dot 段。 工作过程：当编码部分中的某一组工作时，该组中的中间继电器相应的常开触点闭合，从而使相对应的Y00x有输出，这样与输出相连的段就发亮，并组合形成数字。

计算机控制技术课程设计

计算机控制技术课程设 计 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

目录 1 引言 (1) 2 课程设计任务和要求 (2) 3 直流伺服电机控制系统概述 (2) 直流伺服系统的构成 (2) 伺服系统的定义 (2) 伺服系统的组成 (2) 伺服系统的控制器的分类 (3) 直流伺服系统的工作过程 (4) 4 直流伺服电机控制系统的设计 (5) 方案设计步骤 (5) 总体方案的设计 (5) 控制系统的建模和数字控制器设计 (7) 数字PID工作原理 (8) 数字PID算法的simulink仿真 (8) 5 硬件的设计和实现 (9) 选择计算机机型（采用51内核的单片机） (9) 80C51电源 (10) 80C51时钟 (10) 80C51 控制线 (10) 80C51 I/O接口 (11) 设计支持计算机工作的外围电路（键盘、显示接口电路等） (11) 数据锁存器 (11) 键盘 (11) 显示器 (12) 数模转换器ADC0808 (12) 其它相关电路的设计或方案 (13) 供电电源设计 (13) 检测电路设计 (13)

功率驱动电路 (14) 仿真原理图 (14) 6软件设计 (14) 程序设计思想 (14) 主程序模块框图 (15) 编写主程序 (15) 7 总结 (16) 附录1 ADC0808程序 (17) 附录2 数字控制算法程序 (18) 参考文献 (19)

1 引言 半个世纪来，直流伺服控制系统己经得到了广泛的应用。随着伺服电动机技术、电力电子技术、计算机控制技术的发展，使得伺服控制系统朝着控制电路数字化和功率器件的模块化的方向发展。 本文介绍直流伺服电机实验台的硬件、软件设计方案。通过传感器对电机位移进行测量，控制器将实际位移量与给定位移量进行比较，控制信号驱动伺服电机控制电源工作，实现伺服电机的位置控制。其电机位置随动系统硬件设计主要包括:总体方案设计、单片机应用系统设计、驱动电路设计和测量电路设计。软件编制采用模块化的设计方式，通过系统的整体设计，完成了系统的基本要求，系统可以稳定的运行。 本次设计说明书主要包括主要包括主程序设计、模数转换器ADC0809程序及数字控制算法程序的设计等内容。 通过本次设计，加深在计算机控制系统课程中所学的知识的理解，提高电气设计与分析的能力，为今后的工作打下基础。

单片机控制数码管显示设计

毕业设计与论文注意： 1.选题要求：选题内容应与所学专业相关 2.论文正文：字数3000字以上 3.字体：中文为宋体，西文和数字为New Roman,字符间距标准，正文行距为单倍行距（五号字） 4.页面A4，页边距上下2，左边2.5，右2 5.图和表、公式的编号方法:图1-1xxx,图1-2xxx….;表1-1xxx,表1-2xxx;…….（小五号字） 6.页码1、2、3…..居中从正文开始编排 7.开题报告内容包括毕业论文题目的确定、选题的意义、论文综述、论文大纲。字数要求在1000字以上。 8.应列入主要的文献可6篇及以上。 9.章节编号方法应采用分级阿拉伯数字编号方法，第一级为?、?、?等，第二级为??、?金、??等,第三级为?金?、?金金、?金?等，但分级阿拉伯数字的编号一般不超过三级，两级之间用下角圆点隔开，每一级的末尾不加标点。 各层标题均单独占行书写。正文中对总项包括的分项采用⑴、⑵、⑶…单独序号，对分项中的小项采用①、②、③…的序号或数字加半括号，括号后不再加其他标点。

绍兴职业技术学院 毕业论文 (2011届） 单片机控制数码管显示设计 学生姓名 学号 系别 专业指导教师 完成日期

2 / 25 绍兴职业技术学院 毕业设计综合实践任务书 岗位名称 岗位职责 岗位能力要求 课题任务名称 本课题完成的条件 1、按照自己所学的单片机进行设计和开发； 本课题任务要求 <一> 技术应用设计要求 1、从设计实际需要出发，选择设计方案； <二> 进程安排要求 1、熟悉毕业任务书要求。 2、开题，确定设计方案，并进行方案论证。 3、汇编语言，绘制电路路图 4、进行实验，是否能够实现显示控制。 5、撰写毕业论文。 6、指导教师的过程指导和初稿的审评，提出修改意见并反馈。 7、资料整理并上交论文（制作的演示实物或图样成果），参加答辩。 1 / 25 毕业设计（论文）工作进度计划表 计（文）90121234 12341234123412341234123412341234 熟悉毕业任务书要求，或根据岗位1展调研选题和查阅文献资 开题，确定设计方案，并进行方案2 证设计计算、绘图、编制工艺、编制3 工程序、生产制造、装配测试等产品或设计方案（图样）的优化与4 进撰写毕业论文5 指导教师的过程指导和初稿的审评6提出修改意见并反馈。资料整理并上交论文（制作的演示实 7 ，参加答辩。物或图样成果） 8