基于单片机的光栅式位移测量仪的设计要点解析.pdf

唐 山 学 院 测控系统原理课 程 设 计 题 目 光栅式位移测量仪的设计 系 (部) 机电工程系 班 级 姓 名 学 号 指导教师 2015 年 03 月 02 日至 03 月 13 日 共 两 周 2015 年 03 月 13 日 测控系统原理课程设计任务书 一、设计题目、内容及要求 1、设计题目：光栅式位移测量仪的设计 2、设计内容：运用所学单片机、传感器原理及应用和测控系统原理与设计等方面的知 识，设计出一台以AT89C52 为核心的光栅式位移测量仪，位移测量采用光栅式位移传感器， 完成位移信号的采集、处理及显示接口电路等部分的软、硬件设计，要求采用ADC0808 实 现A/D 转换，由LCD 显示测量位移。 光栅式位移测量仪要求如下： 1）16³1 字符型LCD 显示 2）量程：0～50mm。 3）精度：0.3% F.S。 3、设计要求： 1）硬件部分包括前置信号处理单元（放大电路，调制解调电路、滤波电路等）、 A/D 转换、微处理器（MCU）、键盘、显示等； 2）前置信号处理单元误差分析，认真查阅组成各功能电路需要的芯片、电阻等元件的数 据手册或相关规范说明，分析信号处理单元主要误差来源及大小，按照误差合成和分配的算 法，计算主要误差的大小，最终满足精度要求。 3）软件部分包括键盘扫描、A/D 转换、数字滤波、标度变换、显示等； 4）用PROTEUS 软件仿真实现； 5）用Protel 画出系统的硬件电路图； 6）撰写设计说明书一份(不少于2000 字)，阐述系统的工作原理和软、硬件设计方法， 重点阐述系统组成框图、硬件原理设计和软件程序流程图。说明书应包括封面、任务书、 目录、摘要、正文、参考文献(资料)等内容，以及硬件电路图和软件程序框图等材料。 二、设计原始资料 Proteus 及KEIL51 仿真软件，及软件使用说明。 三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等） 设计说明书一份(不少于2000 字)。 四、进程安排 1. 2015 年3 月2 日 资料查阅 2. 2015 年3 月3，4 日 总体设计，硬件设计 3. 2015 年3 月5，6 日 绘制电路图 3. 2015 年3 月9，10 日 绘制软件程序流程图，编写软件 4. 2015 年3 月11 日 软、硬件仿真调试 5. 2015 年3 月12，13 日 撰写设计说明书 五、主要参考资料 1．王福瑞等．《单片微机测控系统设计大全》．北京航空航天大学出版社，1999 2． 《现代测控技术与系统》韩九强 清华大学出版社 2007.9 3． 《智能仪器》程德福，林君主编 机械工业出版社 2005 年2 月 4． 《测控仪器设计》浦昭邦，王宝光主编 机械工业出版社 2001 5．基于AT89C51 单片机的数字电压表的设计，黄亮，电子制作，2006．10 ，25-27 6．《误差理论与数据处理》，费业泰. 机械工业出版社，2010 7. Keil C51 帮助文档 指导教师（签名）： 教研室主任（签名）： 测控系统原理课程设计任务书 摘 要 这次课程设计选用的题目为光栅式位移传感器，光栅式位移传感器是利用光 栅的光学原理工作的测量反馈装置，经常用于机床与现在加工中心以及测量仪器 等方面，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具 有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。例如，在数控机床中常用于对 刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运 动误差的作用。 光栅式位移传感器在现代工业中的作用是十分巨大的，不仅进 一步完善了代加工工业的精度，同