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摘要在现代工业生产过程中，常常需要测量很多不同的位移量。
与此同时对位移量进行较为精确地检测，是提高控制精度的基础。
因此之前所普遍采用的传统位移测量装置已经不能适应时代发展的潮流。
在此情况下通过科研人员的不断努力终于研制出了数字式光电编码器,它的输入量是角位移量其输出量是相应的电脉冲,并且它有体积小，精度高的优点。
故而，这次毕业设计选用的是光电编码器。
本次毕业设计是以AT89C51单片机为核心，用光电编码器来实现对位移量的精确测量，再将测量结果显示在LCD液晶显示器上。
其中本次设计中所选用的是输出电压为5V的光电编码器。
本文由浅入深先介绍了一些关于位移测量的基本原理，进而阐述了各个模块的设计思路，工作过程以及显示效果。
本文借鉴了一些当前较为流行的设计思想，例如硬件软件化，很好的满足了设计要求。
关键词：位移，测量，光电编码器，单片机，LCD显示器AbstractIn the control field, a variety of displacement measurements often need to be carried out. In actual industry position control domain, to increase the control precision, carries on the examination to the controlled member is accurately very important.The traditional machinery survey displacement installs has not been able to satisfy the modern production by far the need, but the digital sensor electro-optic encoder, can transform the angular displacement into with it correspondence electricity pulse output, mainly uses in the mechanical position and the velocity of whirl examination, has the precision to be high, volume small and so on characteristics, therefore this design decided that uses the electro-optical encoder to carry on the displacement to examine.This design to use the electro-optical encoder to realize the displacement survey and the simulation, realizes the survey from the exterior different displacement value and the demonstration. Makes concrete using at89C51 monolithic integrated circuit is the core, the electro-optical encoder carries on the displacement to survey, simultaneously by LCD liquid crystal display module demonstration. This design uses the electro-optical encoder output voltage is 5V, the output signal after four doubling circuit processing sends in the monolithic integrated circuit to carry on counting processing, finally sends in the LCD module demonstration.In this paper, detailed working process of displacement measurement system is started with principle of displacement measurement, and hardware circuit design and display. This paper has absorbed the idea of hardware and software to achieve with the subject required functionality.Key words:The displacement surveys, electro-optical encoder, microcontroller, LCD display module目录第一章绪论·················································1.1位移测量及其传感器简介··································1.2光栅位移测量技术简介··································第二章原理及方案说明···································2.1 方案选择及原理··········································2.1.1鉴相原理·············································2.1.2脉冲的鉴相和计数的软件实现方法···························2.1.3脉冲的鉴相和计数的硬件实现方法···························2.1.4用单片机内部计数器实现可逆计数·······················2.2位移测量参数及电路参数分析······························2.2.1MCS-51的定时器/计数器简介····························2.2.2定时器模式选择位·····································第三章系统电路的设计········································3.1 硬件电路的设计···········································3.1.1 单片机的选择·········································3.1.2 AT89C51的介绍········································3.1.3 1XP8001-1简介········································3.2 软件的设计···············································第四章显示部分···············································4.1 LCD显示器················································4.2 LCD分类及特点······································4.3 LCD1602液晶显示器································第五章仿真实现················································5.1 PROTEUS仿真软件简介·······································5.2 KEIL软件的简介··································结论······························································致谢······························································参考文献··························································第一章绪论1.1位移测量及其传感器简介位移包括线位移和角位移。
基于PIC单片机和精密电位器的测角系统
李蔚恒;李永田
【期刊名称】《自动化仪表》
【年(卷),期】2003(024)007
【摘要】提出了一种基于PIC单片机做控制器、使用精密电位器作为传感器件测
量角度的方法.设计出了简易的测角系统,并通过误差分析,说明了它的应用前景.该方法在机械扫描天线伺服系统中得到了一定的应用.实验证明,这种测角方法可靠性高、成本低、使用方便,精度能满足系统的要求.
【总页数】3页(P22-24)
【作者】李蔚恒;李永田
【作者单位】空军第一航空学院,信阳,464000;空军第一航空学院,信阳,464000【正文语种】中文
【中图分类】TP2
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作者： 张茂贵
作者机构： 广州铁路职业技术学院
出版物刊名： 科技资讯
页码： 95-97页
主题词： 激光位移传感器 单片机 LCD显示 语音播放
摘要：本系统以W75E516B单片机为核心,用激光位移传感器来检测物体微小位移的变化,通过LCD显示、语音报数来得知物体微小位移及振动的变化.首先用激光位移传感器检测一个物体,将物体的微小位移变化转换成电信号的变化,再用单片机来处理和控制LCD的显示而读出变化的位置量.并且具有时钟显示和温度显示功能.此外还采取各种抗干扰措施、来提高系统工作的稳定性.。
基于单片机的温度测量系统的设计摘要:温度测量是工业生产中的一个重要环节。
采用石英晶体作为温度传感器,利用石英晶体对温度的灵敏度高、线性度好等优点,以80C552单片机为控制核心,实现了温度的高精度测量和测量结果的数字显示等技术。
通过软件实现的数字滤波,减少了测量噪声。
实验结果表明,系统设计合理、工作稳定可靠、温度测量精度高。
同时给出了温度测量系统的硬件结构和软件设计。
关键词:温度测量;单片机;数字滤波;80C552Design of Temperature Measurement Based on Single ChipLIU Yuehui1,W ANG Nanshan2,XU Y unqiang1(1.Huazhong Normal University,Wuhan,430079,China;2.Wuhan Electric Power Technical College,Wuhan,430079,China)Abstract:Temperature measurement is an important part in the industries.Quartz crystal has the following merits: highsensitivity to temperature,good linearity and so on.Based on the above merits,a high precision temperature measurement withdigital display is carried out,in which the quartz crystal as a temperature sensor and the 80C552 MCU as a control core are a-dopted.And we design a digital filter realizing by software to reduce the measure noise.This paper illustrates the hardwarestructure and software design of the temperature measurement system.The experiment results show that the system has thereasonable design,the good dependability and high measurement precision.Keywords:temperature measurement;single chip;digital filter;80C552温度测量是工业生产中的一个重要环节。
基于单片机的方位角与倾角测试系统的实现熊明春李积彬王华权徐刚罗飞ＴｈｅＩｍｐｆｅｍｅｎｔａｔｉＯｎＯｆＭＣＵ—ｂａｓｅｄＡｚｉｍｕｔｈａｎｄＯｂＩｉｑｕｉｔｙ’ｓＭｅａｓＵｒｅｍｅｎｔＸＩＯｎｇＭｉｎｇｃｈｕｎＬｊＪｊｂｉｎＷａｎｇＨｕａｑｕａｎＸｕＧａｎｇＬｕｏＦｅｉ摘要：提出了一种基于ＨＴ（Ｈｏｌｔｅｋ）系列ｌ，０型单片机的方位角和倾角的测量方案，分析了系统数据采集、温度补偿、控制和显示的原理，给出了该方案的实现方法。
实验表明，该系统工作稳定可靠，实现了方位角和倾角的自动测试。
关键词：方位角倾角单片机芯片通信汇编算法水平方位角和竖直倾角是杆件在空间定位的基本参数。
方位角的测量一般是以地磁方向作依据，用该原理可测得物件的绝对方位角；倾角的测量依据是重力方向．依此原理设计的传感器有“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”式三种类型ｆ”。
方位角与倾角是吊车、起重机、火炮、单壁机器人和雷达等两自由度结构的重要参数．该参数的准确获得可以为设备的精确控制提供依据，在这些应用中．方位角没有必要测相对地磁方向的绝对量，因此可用光电编码器或旋转电位器来测量相对方位角，而倾角的测量可用液体摆传感器测得。
随着计算机技术的发展和微型化，特别是单片计算机Ｍｃｕ（简称单片机，ＭｉｃｒｏＣｏｍｐｕｔｅｒｕｎｉｔ）的应用，传感测试技术越趋自动化，方位角和倾角的角度参数应用单片机进行自动采集是一个较好的解决方案。
下面以吊车悬梁的限位控制作为单片机测试系统的一个实现实例。
在吊车悬梁摆动过程中，操作者对水平方向方位角和竖直方向倾角有一定的限制范围，限制范围以外是人群或住宅等危图１方位角与倾角测试系统框图险区。
这就要求要对两个方向的角度参数进行采集，为操作者提供操作依据。
一、系统组成１系统组成框图由单片机、倾角传感器、电位器方位角传感器、温度传感器、～Ｄ转换器、数据存储器、键盘编码器、键盘、数码管驱动器和数码管等组成。
整个系统的结构如图１所示。
基于单片机的倾角测量系统设计
唐原广;赵曙东
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2007(000)03Z
【摘要】本文详细介绍了一种利用加速度传感器、AD转换器、单片机实现高精度倾角测量的方法。
给出了利用加速度传感器测量倾角的原理,提出了整体设计方案。
实验证明,该系统工作稳定可靠。
【总页数】3页(P96-97,95)
【作者】唐原广;赵曙东
【作者单位】中国海洋大学,山东青岛266003
【正文语种】中文
【中图分类】TP368
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1.基于CC1101的无线倾角测量系统设计 [J], 徐永;李昆;何小妹;王一璋
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5.基于单片机的微型嵌入式温度测量仪的设计与实现分析基于PIN光电二极管的毫米级物体速度测量系统设计 [J], 何滔;雷富坤
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基于单片机的PM2.5检测系统设计1. 引言1.1 背景介绍PM2.5是指大气中颗粒物直径小于等于2.5微米的颗粒物，对人体健康产生严重影响。
据统计，高浓度的PM2.5颗粒物是导致呼吸系统疾病、心血管系统疾病和肺癌等疾病的主要原因之一。
随着工业化和城市化的加剧，PM2.5污染问题日益严重，监测和净化PM2.5颗粒物成为当务之急。
单片机是一种集成电路，通过内部的微处理器核心、存储器和各种输入输出端口，可以实现各种功能。
在实际应用中，单片机常用于各种系统的控制和计算。
基于单片机的PM2.5检测系统设计，可以实现实时监测空气中PM2.5颗粒物的浓度，为人们提供及时的空气质量信息。
本文旨在通过对PM2.5检测系统的硬件设计和软件设计进行详细描述，探讨其原理和实现方法，为解决PM2.5污染问题提供技术支持。
本文还将对实验结果进行分析，优化系统性能，为未来的工程应用提供参考。
通过本文的研究，希望能够提高人们对空气质量的认识，促进环境保护和人类健康。
1.2 问题提出在当今社会，空气质量问题日益受到人们的关注。
PM2.5作为空气中的一种有害颗粒物质，对人体健康造成了严重影响。
设计一种基于单片机的PM2.5检测系统具有重要意义。
目前市面上的PM2.5检测仪器往往价格昂贵、体积庞大，不太适合家庭用户进行个人空气质量监测。
本文旨在针对这一问题，设计一种便于携带、价格适中的基于单片机的PM2.5检测系统，以方便普通家庭用户监测室内和室外空气质量。
通过该系统，用户可以随时随地监测PM2.5浓度，及时了解空气质量情况，做出相应调整，保护自己和家人的健康。
随着智能化的发展，基于单片机的PM2.5检测系统将在未来得到更广泛的应用，并对人们的生活质量产生积极的影响。
1.3 研究目的本文旨在设计一种基于单片机的PM2.5检测系统，通过对PM2.5颗粒进行实时监测和分析，以达到提高空气质量监测效率和精确度的目的。
具体研究目的包括：1. 研究PM2.5检测原理：深入探究PM2.5颗粒的特性和检测方法，为系统设计提供理论支持。
基于单片机的智能测角仪设计李尚富;饶连周;魏名捷;曾金顶;林永福;陈俊玮【摘要】研究了一种基于STC12C5A60S2单片机的智能测角仪.该测角仪由加速度传感器模块MMA7455、时钟模块DS1302、温湿度模块DHT11、语音模块ISD4004组成,实现了角度、时间、温湿度的显示、存储以及语音播报的功能,具有一定的推广价值和实用性.【期刊名称】《三明学院学报》【年(卷),期】2013(030)004【总页数】5页(P39-42,87)【关键词】单片机;MMA7455L;角度测量【作者】李尚富;饶连周;魏名捷;曾金顶;林永福;陈俊玮【作者单位】三明学院机电工程学院,福建三明365004;三明学院机电工程学院,福建三明365004;三明学院机电工程学院,福建三明365004;三明学院机电工程学院,福建三明365004;三明学院机电工程学院,福建三明365004;福建广播电视大学三明分校,福建三明365000【正文语种】中文【中图分类】TH741.23如今的科学技术渗透到我们日常生活的每个角落，信息的获取非常重要，比如在建筑工地中需要保证楼层的采光就需要有一个合适两栋楼的角度。
角度测量在许多领域运用中都有重要作用。
传统的测量角度的方法都是通过笨重不方便的仪器读取其刻度值来获得的，得到的角度值不仅会因人眼的判断产生误差，而且测量的范围有限，这种情况造成了许多的不便。
为此笔者采用单片机和加速度传感器为核心设计了一种简单、方便、性价比高又实用的智能角度测量仪，以解决使用不便和精度差的问题[1]。
智能测角仪整个系统的设计主要是由微控制器、数据信息采集模块、信息输出及存储模块3个部分组成，如图1所示。
微控制器采用超低功耗STC12C5A60S2单片机，它能够实时处理数据信息采集部分传来的各种信息并控制各个器件正常运作。
数据信息采集部分由加速度传感器MMA7455模块[2-3]、时钟DS1302模块[4]、温湿度传感器DHT11模块[5]组成，实现实时采集时间、角度、温湿度数据。
基于单片机的微小角度测量系统的研制
作者：刘海东郭亮薛重飞蒋感恩
来源：《电脑知识与技术》2013年第14期
摘要：角度测量是计量科学的重要组成部分，其在精密加工、航空航天、军事和通讯等领域都具有极其重要的意义和作用。
光学测角法由于具有非接触测量、准确度和灵敏度高的特点而倍受人们的重视。
该系统采用红外LED发射红外线，通过旋转反射镜改变红外线的反射角度，使红外接收器收到的红外线强度随之变化，进而引起电信号的变化。
基于ICL7135模数转换芯片和51单片机进行数据采集，实时显示测量角度。
实验结果表明该系统的测量相对误差小于1%。
关键词：角度；红外；模数转换；单片机
中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）14-3406-04
1 概述
随着科学技术的不断发展，对角度的测量精度要求越来越高，传统的仪器仪表在精度和效率方面难以满足要求。
因此，设计新型、高效、高精度的测量仪器具有很重要的意义[1]。
国内外小角度测量的主要方法有：机械测角方法、电磁测角方法、光学测角方法等。
机械测角法是出现最早的测角技术，主要的代表仪器是多齿分度台，但其结构发杂，有回程差等缺点；电磁方法测量角度主要用于角度的进一步细分，通过增大分度以增大测量范围和提高测量精度。
但其测量精度容易受到加工精度和工艺的限制；光学测量法具有非接触、高精度、高灵敏度的特点，目前国内外的光学测量方法一般可分为：光学分度头法、圆光栅法、自准直法、光学内反射法、激光干涉法、环形激光法等。
其中大多数都可用于小角度的测量，并可达到很高的精度[2-4]。
针对微小角度的测量需求，基于单片机研制了一套微小角度测量系统，该系统以51单片机为控制核心，采用红外LED发射器产生红外光线，应用红外反射式传感器将微小的角度变化转变为电信号的变化，从而实现微小角度的测量。
研制的微小角度测量系统对3度范围内的微小角度变化进行测量时相对误差小于1%，具有较好的测量精度，满足部分领域的工程测量需求。
2 角度测量系统的原理
微小角度测量系统的基本工作原理如图1所示，在旋转圆盘外一定位置分别固定红外发射管和红外接收管，圆盘上有一可绕圆心转动的反射镜，用以反射红外光[5-6]。
红外发射管发射具有一定孔径范围的红外线，入射在旋转轴上的反射面，当转动旋转轴时，接收管接收到的光
强大小将会产生与旋转角度相关的变化，接收器将其转变为电流的变化，通过信号处理电路进行放大倍数调整与零点调整后获得一定范围的直流电压值，从而完成非电量到电量的转化。
3 角度测量系统的设计
3.1 硬件设计
红外恒流供电与光电转换模块采用TCRT5000型红外反射传感器，工作电流60mA。
由于红外发射管的伏安特性，其发光强度由供电电流决定，因此本系统采用恒流供电。
红外接收部分采用与发射管相对应的接收管，其内部结构为三极管形式，对红外线具有很高的灵敏度，外部引出集电极C和发射极E，在其两端加上一定偏置电压，当一定的红外光照射到其感光部分，通过的电流会发生改变，且电流的改变量与入射光的强度有关。
通过串接合适阻值的电阻可以将电流信号转换成一定范围的电压信号传给信号处理电路。
信号处理模块采用两级运放处理，第一级采用TI精密仪表运放INA118应用差分输入接收对来自传感器的信号，并具有高达110dB的共模抑制比，通过调节外接电位器来调整放大倍数，可以对前端微弱信号进行10-100倍的调整，使之达到伏的数量级；第二级采用TI高性能差动运放INA134对信号进行调零偏执调整，其内部已预置激光雕刻电阻，具有高度对称性，无需外接偏置电阻，只需在同相和反相端接入信号，就可实现相减，且具有单位增益。
在不改变整个前向通道增益的情况下，对信号进行零点偏置调节。
模数转换模块为本系统的核心部分，其性能直接决定着整个系统的功能与精度。
由于硬件电路是模数混合结构，因此需要克服模拟和数字电路之间的耦合干扰。
本模块采用了TI的ICL7135芯片，其为四位半双积分型A/D转换器，可以转换输出±20000个数字量，BCD码形式输出，与微机接口十分方便，转换精度较高。
转换器模拟信号输入端支持单端输入和差分输入，在本系统中采用了差分输入形式，可以有更高的共模抑制比，其输入端通过THS4500进行缓冲，实现差动输入，驱动ICL7135工作。
供电模块根据功能可分为两个部分：模拟供电和数字供电。
两部分供电分开布置，模拟地和数字地分开布线，并一点接地。
减小数字部分对模拟部分的干扰。
通过多级滤波最大程度减小电源纹波。
对电路不同部分的供电需求都独立配置，模拟部分利用三端稳压芯片7805和7905产生正负5V电源、数字部分利用7805产生正5V电源、模数转换芯片的参考电压1V由可调稳压芯片LM317产生，并经过电位器进行调节，具有稳定度高的特点。
红外供电部分的6V等都由独立模块7806转换而来，避免公用电源引入的耦合干扰，同时将整个系统供电任务分配给多个电源模块，可减小稳压芯片的功率，使系统更加稳定。
3.2 软件设计
软件部分则是整个系统运行的核心，负责实时的数据采集处理与现实，其功能与效率决定着系统的整体性能。
本系统软件采用C语言开发完成，软件流程如图3所示。
6 结论
针对微小角度的测量需求，基于单片机研制了一套微小角度测量系统，该系统以51单片机为控制核心，将红外光线的微小角度变化转变为电信号的变化，从而实现微小角度的测量。
实验结果表明研制的微小角度测量系统对3度范围内的微小角度变化较为适用，在此区间内测量线性度较好，进行测量时相对误差小于1%，具有较好的测量精度，满足部分领域的工程测量需求。
参考文献：
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