基于单片机的电容式位移测量系统研制
本科毕业设计-基于电容传感器的微小位移测试系统的设计
毕业设计题目基于电容传感器的微小位移测试系统的设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自0702学生王云海学号20070403206指导教师马玉真二〇一一年五月三十日1前言1.1选题的意义近几年的机械发展从传统化向科技化发展，以致是无论在试验室测试还是机械工业生产应用中，其生产要求的提高，使得人们对物体测量位移尺寸的要求也变得越来越高，甚至在必要时要精确到微米级甚至是纳米级，但传统的测量工具已经逐渐的落伍，如皮卷尺、直尺和千分尺都已经不能满足要求，一些大型实验室的精密仪器可以测量，但是价格昂贵，不能普及。
随着现代科学技术的发展，针对位移特别是微小位移的测量方法应时代的发展，如雨后春笋般出现，基本上现在的位移测量和信号分析大多是靠电子仪器来实现的。
对于这种情况，本课题寻求的是设计一种结构简单且廉价的微位移测量系统。
随着机械工业的迅猛需要，在大位移的测量逐渐满足不了测量要求的时候，这就促使着测量技术逐渐的向微小位移测量的方向发展。
其测量方式也发生着本质性的改变，由以前粗略的纯手工测量转变为较为精准的系统化标准测量，而测量方法也由单纯的机械测量衍化为更为先进的光电技术参与的复杂测量。
当前技术水平下的传感器系统正迈入飞速发展阶段，并且开始向着多功能化、微小型化、和系统化的方向发展。
今后，随着CAD技术、单片机技术、信息理论及数据分析算法的继续成熟发展，未来的传感器系统必将变得更加多功能化、普遍化、微型化、智能化和系统化。
在各种新兴科学技术大肆发展、并应用于现实的当今社会，作为现代科学最为有力并应用最为广泛的传感器技术，并且是作为人们可以更快的获取并分析利用有效的各种信息的基础，传感器技术必将会进一步得到社会各界的广泛关注并注定会承载着其在未来需要发挥的作用。
传感器的市场必将在未来的发展中更加壮大、也会显现出它在各个领域的威力。
伴随着电子技术进入的黄金发展期，现在的科学技术也解决了电容式传感器曾经存在的许多技术问题，完善了电容式传感器的功能与应用，传感器的应用意义可以说是无与伦比，工业生产、信息探索…都有着传感器的身影。
基于单片机的电容式角位移测量系统
５ ２
传感器与微系统 （ ｒ ｓｕ ｅ ｎ ｃｅｙｔ ｅｈ ｏ ｇ ｓ Ｔａ ｄ ｃｒ ｄＭｉ ｓ ｓ ｍ Ｔ ｃ ｎｌ ｉ ） ｎ ａ ｒ ｅ ｏｅ
２０ ０ ６年 第 ２ ５卷 第 ８期
基 于单 片 机 的 电容 式 角位 移 测 量 系统
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａ ａ ａ ｉ ｖ ｇ ｌｒｐ ｓｔ ｎ ｄ ｔ ｃｉ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｔｋ ｓ ｔ ｅ ｃ ｐ ｃｔ ｅ ｓ ｎ ｏ ｓ ｔ ｅ ｃ ｐ ｃｔ ｅ ａ ｕ ａ － ｏ ｉ ｏ ｅｅ ｔ ｙ ｔ ｍ ｓ ｉｔｏ ｕ ｅ ．Ｉ ａ ｅ ｈ ａ ａ ｉ ｖ ｅ ｓ ｒ ａ ｈ ｉ ｎ ｉ ｖ ｉ ｓ ｎ ｉ ｇｃ ｍｐ ｎ ｎ ， ｄ ｔ ｅ８ Ｃ ｓｎ ｌ ｈ ｐ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒａ ｈ ｏ ｅ Ｔ ｅ ｃ ａａ ｔ ｒ ｔ ， ｏ ｓｒ ｃ ｏ ｄ ｗ ｒ ｉｇ ｅ ｓｎ ｏ ｏ ｅ ｔ ａ ｈ ９ ５ ｉ ｇｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｓ ｏ ｔ ｅ ｃ ｒ ． ｈ ｈ ｒｃ ｅｉ ｉ ｃ ｎ ｔ ｔ ｎ ａ ｏ ｋ ｎ ｎ １ ｓ ｓｃ ｕｉ ｎ ｐ ｎ ｉ ｌ ｒ ｔｅ ａ ｇ ｌ － ｏ ｉ ｏ ｅ ｅ ｔ ｎ ａ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｄ ｔｉ ｄ， ｄ ｔ ｅ ｈ ｒ ｗａｅ ｂ ｏ ｋ ｄ ａ ｒ ｍ ｎ ｏ ｔ ｒ ｉ ｒ ｃｐ ｅ ｆ ｕ ａ ｐ ｓｔ ｎ ｄ ｔｃｉ ｒ ｐ ｅ ｔ ｄ ｉ ｅ ａｌ ａ ａ ｄ ｒ ｌｃ ｉ ｇａ ａ ｄ ｓ ｆ ｏ ｈ ｎ ｒ ｉ ｏ ｅ ｅ ｅ ｎ ｈ ｗａ ｅ ｌ ｆ ｗ ｈ ｒ ａ ｅ ａ ｄ ｓ ｅ ． ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｓ ｓｅ ｍｅ ｕ ｍｅ ｔ ｃ ｕ ａ ｙ ｉ ±０． ５ ｏ ｃ ａ ｔ ｒ ｄ ｒ ｓ ｄ Ｔ ｘ ｅ ｍｅ ｔｌｒ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｙ ｔｍ ａ ｒ ｅ ｈ ｉ ｅ ｓ ｈ ｓ ｅ ｎ ｃ ｒ ｃ ｓ ａ ０ 。ｗｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ａ ｇ ｌ － ｏ ｉ ｏ ｈ ｇ ｓｒ ｇ ｒ ｍ 。～９ 。． ｈ ｕ ａ ｐ ｓｔ ｎ ｃ ａ ｅ ａ ｅ ｆ ｎ ｒ ｉ ｎ ｎ ｏ ０ Ｏ Ｋｅ ｒ ｓ： ａ ａ ｉ ｖ ｅ ｓ ｒ ｎ ｌ ｒｐ ｓｔ ｎ ｄ ｔｃ ｉｎ ｉ ｇｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｓ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ｃ ｐ ｃｔ ｅ ｓ ｎ ；ａ ｇ ａ － ｏ ｉ ｏ ｅｅ ｔ ；ｓｎ ｌ ｈｐ ｐ ｏ ｅ ｏ ｉ ｌ ｒ ｐ ｓｔｏ ｔ ｃ ｖ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ ｓｎｇ ｅ ｐ ｃ ｔｖ ｎ ｕ ａ － ｏ ｉ ｎ ｄｅ ｅ ｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｌ ｉ ｉ
基于单片机电阻电容电感测量
基于单片机电阻电容电感测量基于单片机的电阻、电容和电感的测量是一种常见的电子设计任务，特别是在嵌入式系统和传感器应用中。
以下是简要的介绍，具体实现方式可能因应用、单片机型号和测量精度的要求而有所不同。
1. 电阻测量：使用单片机进行电阻测量的一种方法是通过构建电压分压电路，然后使用模拟输入通道或模数转换器（ADC）来测量分压后的电压。
基本步骤如下：•构建电压分压电路，将待测电阻与已知电阻串联。
•通过单片机的ADC模块测量分压电路的电压。
•使用欧姆定律和分压电路的关系计算待测电阻的阻值。
2. 电容测量：电容测量可以通过测量充放电时间常数来实现。
具体步骤如下：•将待测电容与已知电阻组成一个RC电路。
•使用单片机的定时器来测量电容充电或放电的时间常数。
•通过时间常数和电阻值计算电容值。
3. 电感测量：电感测量一般使用LC振荡电路来实现。
具体步骤如下：•将待测电感与已知电容组成LC振荡电路。
•通过单片机的定时器来测量振荡周期。
•通过振荡频率和已知电容值计算电感值。
注意事项：1.校准：对于精度要求较高的测量，建议在使用前进行校准。
2.信噪比：在测量中要注意信号质量和干扰，尤其是在电容和电感的测量中。
3.电源电压：确保单片机和测量电路的供电电压稳定。
4.选择合适的元件值：为了提高测量的精度，选择合适的已知电阻、电容和电感值。
5.滤波：可以在测量结果中引入滤波以降低噪声。
这仅仅是一个简要的概述，具体的实现可能因项目要求和硬件平台而有所不同。
在设计时，请仔细考虑电路的特性和单片机的性能。
毕业设计（论文）-基于单片机的RLC检测仪
基于单片机的RLC检测仪摘要在应用中，我们常常要用到电阻、电感、电容等最基本的元器件，而对它们的测量就成为了我们经常要做的一件事。
因此，设计一个安全、便捷的RLC检测仪就很有必要了。
硬件方面，以51单片机为核心。
测量电阻和电容，以555芯片为核心，与少量的电阻、电容相连组成振荡电路，再根据电容的充放电过程，使测量电路输出高低电平矩形波。
测量电感，是以mc1648压控振荡器为核心，外接电感、电位器、变容二极管等，组成LC振荡电路，调节变容二极管，使电路发生谐振，输出矩形波。
这样，就把所得的波形送给单片机，通过51单片机的定时/计数功能计算矩形波的频率，再通过公式来算出电阻、电感、电容的参数值，并送显示器显示。
软件方面，通过Keil，用C语言来编程，利用软硬件的结合，制作出一个快速的、方便的、符合实际应用的RLC测量仪。
关键词：51单片机，555电路，1602LCD显示, mc1648压控振荡器ABSTRACTIn applications,we often use the resistance,the capacitance and the inductance etc.The measurement of these components is a thing that we often do.So,it is necessary to design a safe and convenient detector of RLC.In the aspect of hardware,I painting the circuit diagram by Proteus.With 51 SCM as the core and through the oscillating circuit of RC by the 555 timing,we can make themeasurement circuit output a high level rectangle wave by using the process of charging and discharging. With the mc1648 vco as the core,we can form the LC oscillating circuit by the external inductor,potentiometer and transfiguration diode in the measurement of inductance.We can make the circuit produce resonance by adjusting the transfiguration diode.And it can output a high level rectangle. We can calculate the frequency of the rectangle wave through the timing and counting functions of 51 SCM.So we can calculate the parameters of impedance through the formula and show it out through the display.In the aspect of software,I programming by using C language in Keil.With the combination of hardware and software,I will make a quick and actual detector.KEY WORDS: 51 SCM 555 Circuit 1602LCD displays Mc1648 VCO目录1、绪论 (5)1.1本课题的背景、意义及目的 (5)1.2简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题 (5)1.3本课题主要研究方法、需要重点研究的问题及解决思路 (6)2、总体方案设计的说明 (7)2.1总体方案的选择 (7)2.2总体方案的分析 (8)3、硬件设计 (9)3.1单片机控制部分 (9)3.2显示部分 (13)3.3测量部分 (16)3.3.1 555定时器 (16)3.3.2 mc1648压控振荡器 (19)3.3.3测电阻的电路 (20)3.3.4测量电容的电路 (21)3.3.5测量电感的电路 (22)4、软件设计 (25)4.1液晶显示部分 (26)4.2定时/计数部分 (28)5、调试与仿真 (29)6、结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)附录一源程序 (40)1、绪论1.1本课题的背景、意义及目的测量是通过实验的方法获得定量信息的过程。
基于单片机的智能rlc测试仪的设计【毕业设计论文】[管理资料]
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基于单片机智能RLC测试仪的设计毕业设计摘要本文主要论述了基于凌阳SPCE061A单片机的智能RLC测试仪的设计，利用单片机对R、L、C等参数进行测量，可以充分利用单片机的运算和控制功能，方便地实现测量，使测量精度得到提高。
同时用软件程序代替一些硬件测量电路，可在硬件结构不变的情况下，修改软件以增加新的功能。
能够很好的完成对RLC参数的测量，以满足现代测控系统的需要。
关键词：单片机；SPCE061A；RLC测试仪ABSTRACTIt is mainly discussed in this paper that the design of intellectual RLC parameter measurer based on Lingyang SPCE061A MCU. MCU use of R, L, C, and other parameters measured, can take full advantage of MCU processing and control functions, to facilitate the realization of measurements for improved measurement accuracy. Simultaneously uses the software procedure to replace some hardware metering circuits, may in the hardware architecture invariable situation, revi se software to increase the new very good completing to the RLC parameter survey, satisfy the modern observation and control system the need.Keywords: MCU；SPCE061A；RLC testing device目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)前言 (V)1 系统测试原理与总体方案设计 (1)RLC测试原理 (1)相位+有效值测量 (1)相位+有效值测量方案的软仿真 (2)RLC参数测量方法 (3)总体设计方案 (4)系统原理框图 (4)整个系统工作流程 (4)系统设计中的难点和关键技术 (5)2 RLC测试仪硬件部分实现 (6)-5V电源的设计 (6)标准正弦信号发生模块 (6)标准正弦信号的原理 (6)AD9850芯片简介 (8)AD9850硬件电路图及单片机程序 (9)3 I-V变换模块 (11)I-V变换方案设计 (11)I-V变换的硬件电路 (11)4 同时采样模块 (12)同时采样模块方案设计 (12)A/D芯片的选择 (12)ADS7861芯片介绍 (13)ADS7861转换时序的逻辑控制 (13)5 单片机系统设计 (16)SPCE061A单片机概述 (16)单片机的电源设计 (16)SPCE061A最小系统 (17)6 RLC测试仪应用软件设计 (18)数据采集模块程序流程图 (18)中断程序流程图 (19)主程序流程图 (19)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)前言随着微电子技术、计算机技术、软件技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。
毕业设计(论文)基于单片机的电容测量仪设计
图3电路原理框图
误差分析：这种电容测量方法的误差主要由两部分组成：一部分是由555芯片构成的振荡电路和触发电路由于非线性造成的误差，其中最重要的是单稳态触发电路的非线性误差， (T由充放电时间决定， 是被测电容值)；另一部分是由数字电路的量化误差引起，是数字电路特有的误差该误差相对影响较小，可忽略不计。
这种方法的利用了一个参考的电容实现，虽然硬件结构简单，软件实现却相对比较复杂。
方案二、直接根据充放电时间判断电容值
这种电容测量方法主要利用了电容的充放电特性 ，放电常数 ，通过测量与被测电容相关电路的充放电时间来确定电容值。一般情况下，可设计电路使 ( T为振荡周期或触发时间；A为电路常数与电路参数有关)。这种方法中应用了555芯片组成的单稳态触发器，在秒脉冲的作用下产生触发脉冲，来控制门电路实现计数，从而确定脉冲时间，通过设计合理的电路参数，使计数值与被测电容相对应。其原理框图如图3所示。
利用多谐震荡原理测量电容的方案硬件设计比较简单，但是软件实现相对比较复杂，而直接根据充放电时间判断电容值的方案虽然基本上没有用到软件部分，但是硬件却又十分的复杂。而且他们都无法直观的把测量的电容值大小显示出来。
根据上面两种方案的优缺点，本次设计提出了硬件设计和软件设计都相对比较简单的方案：基于AT89C51单片机和555芯片的数显式电容测量。该方案主要是根据555芯片的应用特点，把电容的大小转变成555输出频率的大小，进而可以通过单片机对555输出的频率进行测量。本方案的硬件设计和软件设计都相对简单。
电容式微位移传感器检测电路的设计
偏置 。Ａ。Ｃ ， ｒ Ｒ。 ， 。Ｃｔ ｆ 和 构成 高通 滤波器 ， 滤除低频 干扰 。双 Ｔ型滤波 器 的陷波 频率选 为 １０ｋ ， ０ Ｈｚ运 算 放大器 Ａ 对 于 １０ｋ 。 ０ Ｈｚ的激 励 信 号 相 当 于 开 环 。运算放 大器 Ａ。Ａ。 ， 和高 通滤 波器的 串联 电路 ，
Ｕ２ 一Ｕｌ 一 ２ Ｒ １ （ Ｒ （ ＋ｊ ＲＣ） ｏ Ｒ２ ２ （ Ｒ＋Ｒ３ ＩＲ。 。 ＋２ｔ Ｃ） 一ｃ Ｃ Ｒ３ ｊ Ｒ。 ， 。 ｏ
（） ３
时， 这种误差 相 当小 。因此 ， 设计一种改进型 的运 算
放大器检测 方法 ， 大大 提 高 放 大倍 数 ， 大 输 人 阻 增
文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ １～２ ５ （０ ５ ０ —０ ３ １０ ２ ７ ２ ０ ） １ ０ ３—０ ３
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｎ ｏ ｅ ｉ ｐ ｏ ｅ ｉ ｔ ｒａ ｅ ｉｃ ｉｒ ｖ ｌ ｍ ｒ ｖ ｄ ｎ ｅ ｆ ｃ ｃｒ ｕｔ ｙ ｆ ｒ ｃ ｐ ｃｔ ｎ ｅ ｔ ａ ｓ ｕ ｅ ｓ ｉ ｅ ｅｏ ｅ ａ ｅ ｎ ｏ ａ ａ ｉ ｃ ｒ ｎ ｄ ｃ ｒ ｓ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ｏ ｅ ａ ｉｎ ｌ ａ ｐ ｉｉｒ Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔｌ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｐ ｒ ｔｏ ａ ｍ ｌ ｅ ． ｆ ｐ ｒｍ ｎ ａ ｒ ｓ ｌｓ ｈ ｗ ｔ ａ ｉ ｅ ｒｔ ｆ０ １ ａ ｄ ｒ ｓ ｌ ｔｏ ｆ０ １ ｍ ａ ｈ ｔｌ ａ ｉｙｏ ． ｎ ｎ ｅ ｏ ｕ ｉｎ ｏ ． ｃｎ ｂ ｃ ｉｖ ｄ ｅａ ｈ ｅ ｅ ． Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｃ ｐ ｃｔ ｎ ｅ ｅ ｓ ｒ ｉｐ ａ ｅ ｅ ｔ ｙ ｒ ｓ ａ ａ ｉａ ｃ ；ｓ ｎ ｏ ；ｄ ｓ ｌｃ ｍ ｎ
基于51单片机的数字电容测量仪设计毕业设计
电子系统设计创新与实习报告设计课题基于单片机的电容测量仪设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
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除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
利用电容式位移传感器测量物体位移的实验步骤
利用电容式位移传感器测量物体位移的实验步骤引言：近年来，随着科技的不断进步和应用的广泛发展，利用电容式位移传感器测量物体位移的技术在各个领域得到了广泛应用。
它通过测量电容的变化来获取物体的位移信息，具有高精度、快速响应和可靠性强的特点。
本文将介绍利用电容式位移传感器测量物体位移的实验步骤。
实验材料：1. 电容式位移传感器2. 电容检测电路3. 定位台4. 信号处理器5. 示波器6. 可变电源7. 实验样品实验步骤：步骤一：搭建实验装置首先，将定位台放在水平平稳的台面上，并调整好水平，保证测量的准确性。
然后将电容式位移传感器放置在定位台上，并通过螺丝固定好。
将电容式位移传感器的输出端与电容检测电路相连，再将电容检测电路的输出端连接到信号处理器以及示波器。
步骤二：调整实验参数将可变电源连接到电容检测电路上，根据实验要求设置适当的电压值。
在信号处理器上设置适当的增益和滤波参数，以保证得到清晰、稳定的测量信号。
此外，还需根据实验需求选择合适的采样频率和触发方式。
步骤三：校准电容式位移传感器在进行实际测量之前，需要对电容式位移传感器进行校准。
首先，将实验样品放置在传感器下方，并确保测量范围内没有其他物体干扰。
然后，调整电容检测电路输出的直流电压，使得示波器显示出零位的电压。
此时，可以将样品从初始位置移动到期望的位置，记录示波器上的实时电压。
步骤四：实际测量位移将实验样品放置在传感器下方，并通过定位台调节位置，使样品位于测量范围内。
在示波器上观察传感器输出的电压信号，并记录下对应的位置。
可以通过移动样品，观察位置与电压变化的关系，并得到物体位移曲线。
通过调整实验参数和测量范围，可以得到不同精度和范围的位移测量结果。
步骤五：数据处理与分析将实验测得的位移数据导入计算机，并利用相应的数据处理软件进行处理和分析。
可以通过拟合曲线，求解出位移与电压的数学模型，并计算出位移的准确值。
此外，还可以进行误差分析和精度评价，探究实验结果的可靠性和偏差大小。
微机电系统电容式微位移检测电路研究
检测 电路 的最后输 出波 形如 图 ６所示 ，在 ０～１ ． ５ ｕ ｓ 为 仿真器求解 收敛过程 ，波形呈逐步增 大趋 势。根据 图 ６ ，可 以得 出对 应 ２ ｐ Ｆ差 动 电 容 ，检 测 电 路 的 输 出 电压 约 为
８ ９
、 ／ Ｈ ｚ 。在 电路性能设计时 ，设定放大倍数约 为 ２ ０倍 。
２ ０ １ ３年 第 １ ２期
板 时 ，检 测 质 量 的 电位 为 ：
煤
炭
工
程
＝ 。
上式 中 ，
１＋ Ｃ ｌ 。 １＋ 丘 Ｃ ２ Ｒ。 ∞ ｍ
ｉＣ ｃ ｏ ｍ Ｖ Ｉ Ｎ
式（ ２ ） 表 明 ，电 路 的 输 出 电 压 与 检 测 差 动 电 容 变 化 是 成
通过放大克服二 极管 压降 导致 的输入 死 区，又 滤除其 他频
率 的干扰 ，经过具体 调试 ，带 通滤 波器 的增 益取 为 １ ０ 。采
用 的运 放 芯 片 均 为 电 压 反 馈 型 高 速 轨 至 轨 运 放 Ａ Ｄ ８ ０ ６ ６ 。
离网络接 人所设计 的电路中进行 仿真分析 。１ ＭＨ ｚ 正 弦载波 的幅值为 ５ ０ ０ ｍ Ｙ，仿真结果如 图 ３～ ６所示 。
煤
炭
工
程
２ ０ １ ３年第 １ ２期
一
人 ／ 罂
４ ３ ２ Ｏ Ｊ 之 ０ ４
上 通道
× １ ０ 。
图 ３ 带 通 滤 波 环 节 的 输 入 输 出波 形 上 、 下通 道 的 带 通 滤 波 输 出 如 图 ４所 示 。 由 图 ４可 以
看出 ，输 出的幅值 之 比与待 测的差动电容值对 应。
环形 二极 管解调后 的输 出波形 如 图 ５所示 ，从 图 ５可 以看 到 ，由于二极管 的换相 导通 ，出现与 待检测 电容成 比
基于单片机的电容电感测量系统设计本科论文
三江学院本科生毕业设计（论文）题目基于单片机的电容电感测量系统设计电气与自动化工程学院院（系）电气工程及其自动化专业学生姓名吴含学号 12011071010 指导教师康明才职称副教授指导教师工作单位南京理工大学起讫日期 2015.2.22-5.23摘要随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电容电感的大小。
因此，设计可靠，安全，便捷的电容电感测试仪具有极大的现实必要性。
本文分析测量了电容和电感量原理并且研究了单片机测量频率的方法，介绍了以MCS-51单片机为核心的电容电感测量系统的设计，将电容电感使用对应的振荡电路转化为频率实现各个参数的测量。
该测试仪具有低功耗、高精度、携带方便等特点，把所测数据保存在单片机里，然后通过LCD显示。
其中电容是采用555多谐振荡电路产生的，而电感则是根据电容三点式产生的。
本设计采用Keil51为仿真平台，设计测量系统软件包括主程序模块、显示模块、电容测试模块和电感测试模块。
最后测试结果表明，本设计性能稳定，测量精度高。
关键词：MCS-51单片机；Keil51仿真平台；电容；电感；LCDAbstractWith the development of electronic industry, electronic components rapidly increased the scope of electronic components becomes more and more popularin the application,we often measured the size of the inductor and capacitor.Therefore,the design of reliable,safe,has a great practical necessity capacitance inductance tester convenient.This paper analyzes the method to measure the capacitance and inductance of the principle and measure the frequency of SCM,the system design of capacitance and inductance measurement using MCS-51 microcontroller as the core of the oscillation circuit capacitance and inductance using the corresponding frequency into the measurement parameters to achieve the.The instrument has the characteristics of low power consumption,high precision,easy to carry,the measured data is stored in the microcontroller,and thenthrough the LED display.The capacitance is generated by the 555 multivibrator circuit,but the inductance is generated according to the three point capacitance.This design uses Keil51 as the simulation platform,the design of the measurement system software consists of main program module,display module,test module capacitance and inductance test module.The test results show that the design of stable performance,high measurement precision.Keywords: MCS-51 microcontroller; Keil51 platform; capacitance; inductance; LCD第一章前言 (1)1.1 研究的目的意义 (1)1.2 电容电感测试仪的发展历史和研究现状 (1)1.3 本设计所做的工作 (2)第二章电容电感测试仪的系统设计 (1)2.1 分析测量电容和电感量原理 (1)2.2单片机测量频率的方法。
毕业设计(论文)基于单片机的电容测量仪设计
2.1设计方案
本次设计中考虑了三种设计方案，三种设计方案中主要区别在于硬件电路和软件设计的不同，对于本设计三种方案均能够实现，最后根据设计要求、可行性和设计成本的考虑选择了基于AT89C51单片机和555芯片构成的多谐振荡电路的测量的方案。现在一一介绍论证如下：
方案一、利用多谐振荡原理测量电容测量原理如下图所示。电容C电阻R和555芯片构成一个多谐振荡电路。在电源刚接通时(K合上)，电容C上的电压为零，多谐振荡器输出 为高电平 通过R对电容C充电。当C上冲得的电压 = 时，施密特触发器翻转， 变为低电平，C又通过R放电， 下降。当 = 时施密特触发器又翻转，输出 又变为高电平，如此往复产生震荡波形。
内部时钟方式：内部时钟方式电路图如下图所示。
图7内部时钟电路
MCS-51单片机内部有一个用与构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器电路。
基于单片机的电容测试仪设计
前言
目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电容的大小。
在电子产品的生产和维修中，电容测量这一环节至关重要，一个好的电子产品应具备一定规格年限的使用寿命。因此在生产这一环节中，对其产品的检测至关重要，而检测电子产品是否符合出产要求的关键在于检测其内部核心的电路，电路的好坏决定了电子产品的好与坏，而电容在基本的电子产品的集成电路部分有着其不可替代的作用。同样，在维修人员在对电子产品的维修中，电路的检测是最基本的，有时需要检测电路中各个部件是否工作正常，电容器是否工作正常。因此，设计可靠，安全，便捷的电容测试仪具有极大的现实必要性。
基于单片机的电容式位移测量系统研制
Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔ ｏ ｐ ｃ ｔｖ ｓ ｌ ｃ ｍｅ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｖ ｌｐ ｎ ｆＣａ ａ ｉｉ ｅ Ｄｉ ｐ ａ ｅ ｎｔＭ ａ ｕ ｅ ｎ
Ｓ ｓ ｅ Ｂａ ｅ ｎ Ｓ ｎｇ ｅ Ｃｈ ｐ Ｍ ｉ ｒ ｃ ｍ ｐｕ ｅ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ｉ ｌ — ｉ ｃ ｏ ｏ ｔｒ
第３ ２卷
第 ４期
２１ ０ ０年 ８月
电气 电 子教 学 学 报 Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＥＥＥ
Ｖｏ ． ２ ＮＯ ４ １ ３ ．
Ａｕ ２ ０ ｇ． ０１
基 于 单 片 机 的 电容 式 位 移 测 量 系统 研 制
叶 军 ， 波 。 杨
（． １ 北京航 空航 天 大学 物理科 学 与核 能工程 学 院 ， 北京 １ ０ ９ ； ０ １ １ ２ 北京航 空航 天 大学 自动 化科 学与 电 气工程 学院 ， ． 北京 １ ０ ９ ） ０ １ １
ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｒ ｎ ｐ ｒ ｎ ｙ ｔ ｔ ｅ ｏ ｅ ａ ｏ ， ｗｈ ｃ ａ ａ ｉｆ ｅ ｔ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｅ ｔ ｆ ｐ ｒ ｔ ｎ ａ ｕ ｅ ｎ ｔ ａ ｓ ａ ｅ ｃ ｏ ｈ ｐ ｒ ｔ ｒ ｏ ｉ ｈ ｃ ｎ ｓ ｔｓ ｙ ｍｅ ｔ ｈ ｅ ｕ ｒ ｍ ｎ ｓ ｏ
ｓ ｒａ ｏｒ ｏ ｍ ｕｎ ｃ ｔｏ ｒ ｓｇｎ ｄ Ａ ｎ ｅ ｐ ｒｍ ｅ ｐｅ ａ ｉ ｎ ｉ ｔ ｒ ａ ｅ ｒ ｌ ｔ ｄ ｔ ｈｅ Ｓｉ ｎａ ｎ ｅ ｓ ｅ ｉ ｌｐ ｔｃ ｍ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｅ ｄｅ ｉ ｅ ． ｘ ｅ ｉ ｎｔｏ ｒ ｔｏ ｎ ｅ ｆ ｃ ｅ ａ ｅ ｏ ｔ ｇ ｌａ ｄ Ｍ ａ —
０ 引 言
“ 信号 与测试 技术 ” 是我 校针 对 自动化科 学 与 电
一种新型电容式位移传感器电路设计
一种新型电容式位移传感器电路设计在工业生产和自动化领域，位移传感器是十分常见的一种传感器，用于测量物体的位移，以便准确地控制物体的位置、速度和方向。
在传感器技术领域，电容式位移传感器是应用非常广泛的一种，因其具有高精度、稳定性好、测量范围大、不易受干扰等优点而备受青睐。
本文将围绕“一种新型电容式位移传感器电路设计”进行阐述。
一、电容式位移传感器的原理电容式位移传感器的工作原理是利用电容的变化来测量物体位移。
它由一个固定电极和一个浮动电极组成，固定电极上施加一定的电压，当浮动电极离开固定电极越远，两个电极之间的电容就越小。
通过测量电容的变化，就可以推算出浮动电极的位移。
二、设计思路传统的电容式位移传感器需要配合运放电路才能发挥作用。
但是在工业生产中，这种电路具有灵敏度不够、精度差等缺点。
为了解决这些问题，我们设计了一种新型的电容式位移传感器电路，其主要思路如下：1.使用自制板式电容元件代替传统的电容传感器，该电容元件能够实现销机稳定、定位精度高、灵敏度较高等特点；2.自主设计运放电路，并在此基础上进行多次调试优化，以保证电路的精度和稳定性；3.设计微控制器接口和程序，实现数据的采集和处理，并通过串口输出数据。
三、设计流程1.制作电容元件。
我们采用PCB板制作电容元件，并在板上两端加上金属接头，以便于连接外部电路。
2.设计运放电路。
主要包括共模抑制电路、滤波电路和放大电路。
其中共模抑制电路用于抑制传感器信号中的干扰，滤波电路用于去除高频噪声，放大电路用于增强传感器的信号。
3.调整电路参数。
通过实验和模拟调整电路参数，使得电路具有高精度和稳定性。
4.设计控制程序。
我们采用STM32F103芯片，设计了一套数据采集和处理程序，并通过串口输出数据到上位机。
四、结论我们的设计实现了高精度和稳定性，精度可以达到0.1微米以下，比传统电容式位移传感器提高了1个数量级。
这种电路还具有设计简单、成本低、安装方便等优点，其在工业控制和仪器仪表中有着广阔的应用前景。
基于单片机的电容测量
基于单片机的电容测量随着科技的不断发展，单片机已经成为了现代电子技术中不可或缺的一部分。
它具有高效、集成度高、处理能力强等优点，被广泛应用于各种嵌入式系统中。
而电容测量作为电子测量中的重要组成部分，对于单片机来说具有重要的应用价值。
本文将介绍一种基于单片机的电容测量方法。
一、单片机与电容测量概述单片机是一种集成电路芯片，内部集成了计算机的基本单元，包括中央处理器、存储器、输入输出接口等。
它能够实现各种数字信号处理、控制、通信等功能，具有体积小、功耗低、可靠性高等优点。
而电容测量则是通过测量电容值来实现对被测物体参数的检测，常被应用于各种物理量、化学量、生物量等的测量。
二、基于单片机的电容测量系统设计基于单片机的电容测量系统主要包括单片机、测量电路和显示模块三个部分。
其中，单片机作为核心控制单元，负责处理测量数据并控制整个系统的工作流程；测量电路包括电容传感器和信号处理电路，用于实现电容值的测量；显示模块则将测量结果显示出来。
1、单片机选型与编程在基于单片机的电容测量系统中，单片机的选型与编程是至关重要的环节。
常见的单片机型号包括STM32、PIC、AVR等，其中STM32系列单片机具有处理速度快、功能丰富、易于开发等优点，因此被广泛应用于各种嵌入式系统中。
在编程方面，一般采用C语言或汇编语言进行编程，其中C语言由于可读性强、易于维护等特点而得到广泛应用。
2、测量电路设计测量电路是实现电容测量的关键部分，主要包括电容传感器和信号处理电路。
电容传感器是将被测物体转换为电容值的变化，而信号处理电路则将这种微小的电容变化转化为可读的电压信号，并传输给单片机进行数据处理。
常用的信号处理电路包括放大器、滤波器、运算放大器等。
3、显示模块设计显示模块用于将测量结果显示出来，一般采用LED或LCD显示屏。
其中，LED显示屏具有亮度高、寿命长、功耗低等优点，而LCD显示屏则具有显示清晰、色彩丰富等优点。
在基于单片机的电容测量系统中，一般采用LED显示屏作为显示模块。
基于单片机电阻电容在线测试系统的研究
２ Ｃ ／ ｏ转换 电路 设 计 ｘＶ
Ｃ ／ ｏ 换 电路设计 原理 图如图 ３所 示 ， ｘＶ 转
ＲＸ
图 ３ 电容 测 试 原 理 图
在印刷电路板上 ， 电容 ｃ 通常与 Ｒ 直接并联 ， 如何从并联 电路中单独测得 Ｃ 的值 ， 这是电容在线测试 的关键 。为此， 我们提高正弦波发生器 ， 的频率 ｆ Ｃ 的容抗 １（ Ｃ ） ， 使 ／ ｏ ＜＜ 则可以忽略 尺 ， Ｊ Ｒ， 使并联阻
线测试 的硬 件和 软 件设 计 ，解 决生 产 中元 器件 故 障 、 装 、 插 贴装 故 障 、 线路板 故 障及 线路 板 整
板的功能故障的在线测试 ， 高电阻电容的测量精度和测量速度 ， 提 同时具有电路 简单、 作简 操 单方便 、 示直观 等特 点。 显
关键 词 ： 电阻 ； 电容 ； 片机控 制 ； 线测 试 ； 隔 离 单 在 电
抗 ｚ 近似 等于 Ｃ 的容 抗 。即 ：
－・ ｚ
ｉ
・ｃ ／ （）
ｃ
妻ｊ －
式 中 Ｒ ， ， 率 厂均 为 已知 ， 得 ， 可用 上式 求 Ｃ ， 和频 测 便 采用 高 频 近似 法 的方 法误 差 ， 略 Ｒ 忽 引起 的误 差 ， 个误差取 决于 ＩＲ 这 ／ 与 ｃ 的 比值 。设 １Ｒ ＝ ｗ ／ Ａ Ｃ
２ 系统 的 总体 结构 和 工 作原 理
此 设计从 在线 电阻 、 电容测 试 的基本 原理 人手 ， 利用 电压 负反 馈 和在 线测 试 的 “ 电隔 离 ” 理 ， 行 系统 原 进
的软、 硬件设计， 可对 电阻、 电容进行准确 、 有效的测量 ， 不仅使测量速度的加快 ， 而且能够及时的反映电阻和 电容的变化 ， 并能实现清零／ 复位 ， 电阻、 电容超值报警等功能， 其系统框图如图 ｌ 所示。
一种基于DDS与单片机的自动电容测量系统设计
一种基于DDS与单片机的自动电容测量系统设计
张少谦;马辰;李恩全;赵睿
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2010(010)025
【摘要】电容值的变化可以精确地反演介电常数、面积和距离,从而实现物理量的间接测量.利用DDS器件和单片机设计了一种电容测量系统.仿真和实验证明了系统可以有效的进行电容测量,具有参数设置灵活,自动化程度高的优点,适用于作为便携式测量仪器.
【总页数】4页(P6283-6286)
【作者】张少谦;马辰;李恩全;赵睿
【作者单位】北京林业大学理学院,北京,100083;北京林业大学理学院,北
京,100083;北京林业大学理学院,北京,100083;北京林业大学理学院,北京,100083【正文语种】中文
【中图分类】TM934.2
【相关文献】
1.基于TDC的一种微小电容高精度测量系统设计 [J], 夏凌云
2.一种基于STC增强型单片机的大电容测量 [J], 李清池;李大本;刘兴山
3.一种基于CAV424的电容含水率测量系统设计 [J], 马舜祺;刘兴斌;荣远宏;侯昱东;王延军;付长凤;韩连福
4.一种基于CAV424的电容含水率测量系统设计 [J], 马舜祺;刘兴斌;荣远宏;侯昱
东;王延军;付长凤;韩连福;;
5.基于单片机的温湿度测量仪自动控制系统设计 [J], 王冰
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地，非常适合于在高频工作。当差动电容传感器接 入电桥电路中，后续的放大器输入阻抗很高时，对任 何类型的电容式传感器，电桥的输出电压与输入量 均可成线性关系。本系统电桥的接入端为差动电容 传感器，从而构成了电容电桥，因此电桥输出信号相 位滞后于输入信号９０。。
信号经交流电桥检出放大，夹杂的噪声使正弦 信号已无法被分辨，因此需要一个滤波电路。本文 采用压控的二阶低通滤波器既能滤去噪声，且因其 负反馈特性使输出更加稳２卷
差动电容传感器的本体电容值微小（几ＰＦ至几十 ＰＦ），电容的变化量更小，这样微小的电容需要根据 实际使用的电容传感器的特点和所需达到的性能指 标来选择合适的测量电路。
１测量系统概述
我校现有的测量实验设备尚无法形成规模化实 验教学，需要在控制硬件成本的前提下自主研发一 套实验设备予以解决。由于５１单片机的价格低廉， 技术成熟且能够实现复杂的控制功能和多样的外围 接口，我们提出了一种基于单片机的电容式位移测 量系统的设计方案。
收稿日期：２０１０—０１—１２；修回日期：２０１０—０５—２６ 基金项目：北京航空航天大学重点教改立项项目（４００３５９００） 作者简介：叶军（１９８６一），男，本科生，研究方向为凝聚态物理中的微磁学器件，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｅｊｕｎ３３４４＠１６３．ｃｏｒｎ
杨波（１９７２一），女，博士，副教授。主要从事测控领域的教学和科研工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｏｙａｎｇ＠ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ
利用Ｍａｔｌａｂ的Ｃｆｔｏｏｌ工具箱对记录的数据进 行线性拟合后，得出的图形如图８所示。计算出的 拟合直线为，（ｚ）＝ｏ．１４１９ｘ＋１．０８４，其均方根误差
万方数据
１００
电气电子教学学报
第３２卷
为０．０２１９７，方差为０．００６７５８。
图７数据采集以后程序前面板
图８ Ｍａｔｌａｂ中的拟合直线 由于电容传感器自带了一个双Ｔ型电桥电路， 利用上述相同的方法进行测试，同样采用Ｍａｔｌａｂ的 Ｃｆｔｏｏｌ工具箱进行数据处理以后，得到的拟合直线 ，（ｚ）＝０．０６６１８ｘ－－０．８４３７，均方根误差０．０１３６７，方 差为０．００２６１７。 由两者的拟合直线来看，发现利用交流电桥测
第３２卷第４期 ２０１０年８月
电气电子教学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ｏＦ ＥＥＥ
Ｖ０１．３２ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１０
基于单片机的电容式位移测量系统研制
叶 军１，杨 波
（１．北京航空航天大学物理科学与核能工程学院，北京１００１９１； ２．北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京１００１９１）
摘要：本文介绍了基于单片机的电容式位移测量系统的基本原理，设计了电容式位移传感器的调理电路和ＡＤ采样及串口通信电路，采用
参考文献：
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Ｅ４］丁士心，庄严．一种实用相敏检波器电路的设计［Ｊ］．北京：计量 技术，１９９９，１２：３２—３３
被测量位移是一个矢量，为了辨别位移的方向， 可以采用一个相敏检波电路。相敏检波电路如图２ 所示。图中Ａ为零电压比较器，Ｄ为检波二极管，Ｂ 为差动放大器，对信号进行放大和合成。Ａ和Ｂ均 采用具有双运放的集成芯片ＯＰ２１３ＦＰ。Ａ的输入 为参考信号Ｕ，（￡）（图示ＣＯＳ），Ｂ的输入为被测信 号Ｕ。（￡）（图示ＪＬＦＤ）。由于差动电容输出信号在 位移零点两侧会产生１８０。的相移。因此，对于被测 信号和参考信号而言，如果同频同相，相敏检波电路 输出电压为负，若同频不同相即相位差为１８０。时， 其输出电压为正。
图１系统硬件电路原理图 我们设计的测量系统采用交流电桥作为电容信 号的检出电路。交流电桥具有较高的灵敏度和稳定 性，寄生电容极小，可以大大简化电桥的屏蔽和接
图２相敏检波电路图 在实际的测量系统中，为确保参考信号Ｕ。（ｆ） 和被测信号Ｕ。（￡）频率相同，采用同一信号源激励 Ｕ，（￡）＝Ｕ。（￡）一Ｕ。ｃｏｓｏＪｔ 式中，频率可为低频至数百ｋＨｚ，对其频率稳定度 要求不高。且【，，，Ｕ。同相，相位差为０时相敏检波 器可获最大输出，便于测量。其中Ｕ，，Ｕ。是否同相 对实验结果的准确性影响很大。此电路在抑制噪声 的同时，更重要的是为了辨别位移的方向，其主要判 断的依据就是Ｕｒ，Ｕ。的相位差为０或１８０。。若Ｕ，， Ｕ。不同相，就会导致相敏检波的输出波形失真，严 重影响实验结果。 为了方便ＡＤ转换器进行数据采集，采用了整
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（上接第９６页张熠等文） 平台上设有多种类型存储器，并具有Ａ／Ｄ、
位移作为速度和加速度等物理量的基础，是一个比 较重要的物理量。电容位移测量系统由于具有功率 小、阻抗高、动态特性好以及可进行非接触测量等优 点［１］，应用十分广泛。因此，它是位移测量教学中的 重点内容。
常用的电容检出电路主要有六种类型：调频电 路、谐振电路、运算放大电路、二极管双Ｔ型交流电 路、脉冲调制电路和电桥电路。由于实验室现有的
’詈登撇。位机软件和上位机软件毗 １）下位机软件
嚣揣篡塞霎勰纂麓嚣 敏检波信号的变化，并判断出差动电容传感器的零。
‘。～ 一’…一’……～…～～………
图４下位机软件程序框图 ２）上位机软件 上位机软件采用ＬａｂＶＩＥＷ编写。它除了能够 对数据进行实时动态显示，还能够在数据采集时自 动储存所记录的数据，且在数据采集完毕后自动计
总线后，电路非常简洁。
Ｕ７ Ｖｉｎ＋Ｖｉｎ．
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算出拟合直线的相关数据，并给以图形显示。程序 框图如图５所示。
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单，。片．．机选用了ＳＴＣ公司的单时钟单片机，其。。指 ．． 令代码完全兼容传统８０５１，但速度快８—１２倍嘲。４
文章编号：１００８－０６８６（２０１０１０４—００９７—０４
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｉｎｇｌｅ－Ｃｈｉｐ Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ
ＹＥ Ｊｕｎ。ＹＡＮＧ Ｂｏ （Ｂｅｉｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＢｅＯｉｎｇ １００１９１，Ｃｈｉｎａ）
万方数据
第４期
叶军，杨波：基于单片机的电容式位移测量系统研制
９９
流电路以提取相敏检波输出信号的有效值。同时考 虑到相敏检波输出信号有正负，此时搭建一个加法 电路以后，移动电势零点，使整流输出的电压符合 ＡＤ转换器进行采集时的电压要求。
ＡＤ采样电路选用了有自校准功能的精密Ａ／Ｄ
转换器ＡＤＳｌｌ００，图３是信号采集电路，利用了１２Ｃ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｆｌ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｓｅｎｓｏｒ，ＡＤ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｓｅｒｉａｌ ｐｏｒｔ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ Ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ Ｍｅａｓ—
出的数据偏离拟合直线很少，而利用双Ｔ型电桥测 出的数据相比较偏离拟合直线较大。计算后者的线 性度为２．７６％，可见本文设计的调理电路具有更好 的线性度。
５ 结语
本文设计的测量系统实现了数据采集、数据记录 和数据处理的有机结合，大大地简化了实验过程。同 时，本系统在测量过程中可提供更多的信息，实时观 测相敏检波信号、交流放大信号和直流电压等信号， 以加深对实验原理的认识与理解。系统的另外一个 优点是可扩展性，学生可以根据自己的需要去编写单 片机程序和上位机软件，实现更多的扩展功能。
基于单片机的电容式位移测量系统采用螺旋测 微器作为位移激励源，经传感器感应出电容的变化 量，再经调理电路转化为可测的电压信号。然后利 用ＡＤ转换器实现信号的采集，由单片机进行信号 的处理和传输。最终在上位机实时显示，并进行线 性拟合给出相关数据。
２硬件设计方案
基于单片机的电容式位移测量系统的硬件电路 主要由差动电容传感器、调理电路和以５１单片机为 核心的信号采集处理电路构成。其主要部分是正弦 波发生器、交流电桥‘２１、交流放大电路、滤波电路［３］、 移相电路、相敏检波电路［４］、整流电路、信号采集电 路、单片机、信号传输电路以及用于数据处理的上位 机。图ｌ为所设计的硬件电路原理图。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ；ＬａｂＶＩＥＷ
Ｏ 引言
“信号与测试技术”是我校针对自动化科学与电 气工程学院各专业开设的平台课程，也是专业基础 课程。主要讲述工业自动化、环境监测、楼宇控制和 交通等领域中常见物理量（温度、压力、流量、位移、 速度和加速度、力和力矩等）的传感器测量原理、信 号分析方法以及测试系统的构成与基本特性。其中
ｕｒｅｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｃｏｕｒｓｅ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＬａｂＶＩＥＷ ａｓ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ