基于51单片机的轴向位移测量系统的设计.docx

基于51单片机的轴向位移测量系统的设计

一、主题/概述

随着工业自动化程度的不断提高，轴向位移测量在许多领域都发挥着重要作用。51单片机因其成本低、性能稳定等优点，被广泛应用于各种测量系统中。本文针对轴向位移测量系统的设计，以51单片机为核心，结合传感器、A/D转换器等模块，实现轴向位移的精确测量。通过对系统硬件和软件的设计，验证了该系统的可行性和实用性。

二、主要内容（分项列出）

1.小轴向位移测量系统设计

1.1系统总体设计

1.2硬件设计

1.3软件设计

1.4系统测试与验证

2.编号或项目符号：

1.系统总体设计

?系统功能概述

?系统硬件组成

?系统软件组成

2.硬件设计

?51单片机选型

?传感器选型

?A/D转换器选型

?执行机构选型

3.软件设计

?主程序设计

?中断服务程序设计

?数据处理程序设计

4.系统测试与验证

?系统性能测试

?系统稳定性测试

?系统可靠性测试

3.详细解释：

1.系统总体设计

系统硬件组成：系统主要由51单片机、传感器、A/D转换器、执行机构等组成。传感器负责采集轴向位移信号，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，51单片机负责数据处理和显示。

系统软件组成：系统软件主要包括主程序、中断服务程序和数据处理程序。主程序负责系统初始化、数据采集和显示；中断服务程序负责处理传感器中断；数据处理程序负责对采集到的数据进行处理和显示。

2.硬件设计

51单片机选型：根据系统功能需求，选择STC89C52单片机作为核心控制单元。

传感器选型：根据轴向位移测量范围和精度要求，选择LVDT（线性变量差动变压器）作为位移传感器。

A/D转换器选型：选择ADC0804作为A/D转换器，具有8位分辨率，满足系统精度要求。

执行机构选型：根据系统需求，选择步进电机作为执行机构，实现轴向位移的精确控制。

3.软件设计

主程序设计：主程序负责系统初始化、数据采集和显示。进行系统初始化，包括设置单片机工作模式、初始化A/D转换器、中断等。然后进入数据采集循环，读取传感器信号，通过A/D转换器转换为数字信号，进行处理和显示。

中断服务程序设计：中断服务程序负责处理传感器中断。当传感器检测到轴向位移变化时，产生中断信号，中断服务程序读取传感器信号，进行数据处理和显示。

数据处理程序设计：数据处理程序负责对采集到的数据进行处理和显示。对采集到的数据进行滤波处理，消除噪声干扰。然后根据滤波后的数据计算轴向位移，并将结果显示在显示屏上。

4.系统测试与验证

系统性能测试：通过实际测量，验证系统在轴向位移测量范围内的测量精度和响应速度。

系统稳定性测试：在长时间运行过程中，观察系统性能是否稳定，是否存在异常现象。

系统可靠性测试：通过模拟各种工况，验证系统在恶劣环境下的可靠性。

三、摘要或结论

本文针对轴向位移测量系统的设计，以51单片机为核心，结合传感器、A/D转换器等模块，实现了轴向位移的精确测量。通过对系统硬件和软件的设计，验证了该系统的可行性和实用性。该系统具有成本低、性能稳定、易于扩展等优点，可广泛应用于工业自动化领域。

四、问题与反思

①系统在高温、高湿等恶劣环境下，性能是否稳定？

②如何提高系统的抗干扰能力？

③如何实现轴向位移的远程监控？

[1]，.基于单片机的轴向位移测量系统设计[J].自动化与仪表，2018，34（2）：4548.

[2]，赵六.基于LVDT的轴向位移测量系统研究[J].电子测量技术，2017，40（6）：14.

[3]网络资源：/zh/products/silicondevices/adc/adc0804.