基于STC系列单片机的数显精密位移测量仪电路设计.doc

数显精密位移测量仪电路设计 摘 要 现代精密位移测量技术越来越追求智能化、无人值守、集群控制、低功耗、高精密测量，其广泛的应用于传统机械加工和桥梁建筑监测领域中。位移测量系统多采用有线方式传输,因设备复杂、智能化低、精密度低、人工操作复杂、机械劳动多而繁琐、设计成本高等因素限制了位移测量设备的在工程领域的广泛使用。随着电子通信技术、智能传感器和人工智能化的发展,机械操作简单、智能化程度高、人性化界面好、设计集成度高、设备小巧便携等特点的精密数显位移测量仪,逐渐在许多工业工程生产领域开始广泛应用。 位移测量仪是一种智能化仪器仪表设备，也是现代工业生产、质量检测和制造业中不可或缺的测量设备。它集电子、机械、通信和计算机等多项技术与一体，在发达制造业与科研中有着极其广泛的应用。为了更加精准的控制，高精度地对控制对象进行检测，在现代工业测量控制领域是十分关键的。本次设计的数显精密位移测量仪是将位移模拟电压量转换成相应的数字量输出显示，主要用于大型生产车间检测，具有人性化界面好、体积小、便于携带、精度高等优点。 本课题说明了一种相对智能化的位移测量电路，能够精密测量、数字显示位移值、声控报警监测以及与PC机数据通信。具体采用 16 位的STC12C5A60S2 系列单片机作为核心控制器，通过内嵌的A/D转换器，不断地把来自位移传感器检测的模拟电压量转换为数字量，然后在对转换完成的数字量进行实时读取、发送和显示，同时可以通过按键设置位移量范围，最后通过LED指示灯提示是否超出设定位移范围值。 论文先介绍了本次课题的背景与意义，然后介绍了系统的总体设计方案；接着，介绍了系统的硬件电路设计和软件程序编写，重点介绍了各模块硬件电路和软件编程框架；最后对设计结果进行分析总结。 关键词：单片机，数字显示，传感器，位移测量，A/D转换，串口通信 英文摘要 ABSTRACT 目　录 前　言 1 第1章 绪论 2 §1.1 引言 2 §1.2 课题主要内容 2 §1.2.1 研究目标 2 §1.2.2 主要工作 2 §1.2.3 论文的结构安排 2 §1.3 本章小结 2 第2章 系统设计 4 §2.1 功能需求分析 4 §2.2 系统的总体设计方案 5 §2.2.1 硬件设计 4 §2.2.2 软件设计 4 §2.3 本章小结 5 第3章 硬件电路设计 6 §3.1 MCU最小系统电路设计 6 §3.1.1 MCU的选取 6 §3.1.2 供电电路 6 §3.1.3 USB下载电路 6 §3.1.4 复位和时钟电路 6 §3.2 外围器件电路设计 6 §3.2.1 LCD液晶显示电路 6 §3.2.2 位移传感器接口电路 6 §3.2.3 串行通信电路 6 §3.2.4 按键参数设置电路 6 §3.2.5 报警指示灯电路 6 第4章 软件编程设计 7 §4.1系统软件总体设计 8 §4.2 A/D转换模块 7 §4.2.1 A/D转换模块部分程序流程图 7 §4.2.2 A/D转换串口发送模块部分程序 7 §4.3 LCD1602显示模块 7 §4.2.1 LCD1602模块程序流程图 7 §4.2.2 LCD1602显示模块部分程序 7 §4.4按键设置与LED闪烁报警模块 8 第5章 体统整体调试过程 8 §5.1 硬件电路调试 8 §5.2 软件编程调试 8 第6章 总结与展望 8 §6.1课题总结 8 §6.2 未来展望 8 结　论 9 参考文献 10 致　谢 12 附　录1：整体电路图及PCB版图 13 附　录2：部分模块功能程序清单 13 前　言 数显精密位移测量仪在现代工业精密加工中广泛的应用，基于单片机的位移传感器测量仪是一种分辨率极高、智能化高、操作简单、便于携带的测量仪，应用于精密位移测量已有较长的一段时间。高精密生产加工科学作为生产加工这个古老行业的尖端领域，是随着本世纪出现的许多新技术如航空航天、雷达激光以及微电子、电子通信、计算机、互联网、物联网等的出现而不断革新发展起来的。 目前，精密生产已从单一的技术手段转变为系统制造体系，叫做精密工程。其是由人、技术、团体为基础以及以下诸多方面构成。 精密加工机床与装配、夹具； 精密切削刀具，精磨工艺； 精密生产加工工艺； 精密加工的测控技术； 为主要条件的组成部分。 精加工过程中不但要对零件质量或者产品平整度进行检测，还要对机械刀头和组装零件的精度进行检查，如果没有可靠的测控技术和仪器，那么这些检测和产品高质量都无法保证。所以精密位移量测量技术是精加工完成的重要基础条件。 加工和检测是相辅相成的，加工是对测量的要求，测量是对加工的保证。要想实现精密加工，必须要有精密的测量技术作为基础前提。因此，精密位移量测量已成为整个精密生产加工行业一项至关重要的技术。 几十年来，各国科研