基于51单片机的位移测量系统的设计
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
Abstract
In 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。在工业生产过程中需要大量的位移检测，而且位移检测还是测量诸如力、扭矩、速度、加速度、流量等参数的基础。
位移是矢量，其不仅具有大小，而且还具有方向。在实际测量中，应使二者方向重合，这样才可以得到比较满意的测量结果。若二者的方向不重合，则会使测量结果产生较大的误差。
在具体测量时，要依据测量对象的不同，而灵活选择测量点、方向与系统。位移传感器，放大电路以及显示器组成了位移测量系统。其中选用合适的位移传感器是本次设计的关键。
应用场合不同，所选用的传感器也不同。表1.1-1中是一些主要位移传感器的性能与特点的介绍。
表1.1-1 常用位移传感器一览表
型式 测量范围 精确度 直线性 特点
电
阻
式 滑线式 线位移 1~300mm ±0.1% ±0.1% 分辨力较好，可静态或动态测量。机械结构不牢固 角位移 0~360° ±0.1% ±0.1%
变阻器式 线位移 1~1000mm ±0.5% ±0.5% 结构牢固，寿命长，但分辨力差，电噪声大 角位移 0~60r ±0.5% ±0.5%
应
变
式 非粘贴的 ±0.15%应变 ±0.1% ±1% 不牢固
粘贴的 ±0.3%应变 ±2%~3% 使用方便，需温度补偿
半导体的 ±0.25%应变 ±2%~3% 满刻度 ±20% 输出幅值大，温度灵敏性高
电
感
式 自感式 变气隙型 ±0.2mm ±1% ±3% 只宜用于微小位移测量
螺管型 1.5~2mm 测量范围较前者宽，使用方便可靠，动态性能较差 特大型 300~2000mm 0.15
%
~1%
基于CPLD与单片机的光栅位移测量系统的设计
电子测量技术
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ 第３３卷第１１期
２０１０年１１月
基于ＣＰＬＤ与单片机的
光栅位移测量系统的设计
胡 林
（南京理工大学机械工程学院 南京２１００９４）
摘 要：提出一种基于ＣＰＬＤ和单片机的光栅位移测量系统的设计，采用ＣＰＬＤ对光栅尺输出信号进行处理，单片机
读ＣＰＬＤ处理后的数据并在实时显示。硬件部分以ＡＴ８９Ｃ５２为控制核心，以ＣＰＬＤ芯片ＥＰＭ７１２８ＳＬＣ８４—１５实现光
栅信号的细分、辨向和计数等。单片机软件部分主要包括３个部分：一是单片机通过ＬＥＤ显示接收到的数据；二是断
电保持模块；三是数据通信模块，通过ＲＳ２３２串口与上位机通信。结果证明所设计的光栅位移测量系统能够满足高
速采样与存储的要求，可以用于实际的光栅位移的测量。
关键词：光栅尺；ＣＰＬＤ；单片机；位移测量
中图分类号：ＴＰ３０２．１ 文献标识码：Ａ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｇｒａｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＰＬＤ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ
Ｈｕ Ｌｉ“
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮＪＵＳＴ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２ｉ００９４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｇｒａｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ Ｏｉｌ ＣＰＬＤ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ，ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｈｅ
ｏｕｔｐｕｔ ｓｉｇｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｏｎ ＣＰＬＤ。Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ ｒｅａｄ ｔｈｅ ｄａｔａ ａｆｔｅｒ ＣＰＬＤ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｉｔ ａｔ ｔｈｅ ｒｅａ１
ｔｉｍｅ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｍａｄｅ ｕｐ ｏｆ ＡＴ８９Ｃ５２ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ｔｈｅ ＣＰＬＤ ｃｈｉｐ ＥＰＭ７１２８ＳＬＣ８４—１５ ｉｓ
基于单片机的超声波测距系统的设计
基于单片机的超声波测距系统的设计
超声波测距系统是一种常见的测距技术，它利用超声波的特性来测量物体与传感器之间的距离。基于单片机的超声波测距系统是一种常见的应用，它可以广泛应用于工业自动化、智能家居、机器人等领域。
基于单片机的超声波测距系统主要由超声波传感器、单片机、LCD显示屏和电源等组成。超声波传感器是测距系统的核心部件，它可以发射超声波信号并接收反射回来的信号。单片机是控制系统的核心部件，它可以对传感器发射的信号进行处理，并计算出物体与传感器之间的距离。LCD显示屏可以显示测量结果，方便用户进行观察和操作。
在设计基于单片机的超声波测距系统时，需要注意以下几点：
1.选择合适的超声波传感器。传感器的频率和探测距离是选择传感器时需要考虑的重要因素。
2.选择合适的单片机。单片机的处理速度和存储容量是选择单片机时需要考虑的重要因素。
3.编写合适的程序。程序需要能够对传感器发射的信号进行处理，并计算出物体与传感器之间的距离。同时，程序还需要能够将测量结果显示在LCD显示屏上。
4.进行系统测试。在完成系统设计后，需要进行系统测试，确保系统能够正常工作，并且测量结果准确可靠。
基于单片机的超声波测距系统具有测量精度高、响应速度快、体积小等优点，可以广泛应用于各种领域。在未来，随着技术的不断发展，基于单片机的超声波测距系统将会得到更广泛的应用。
基于51单片机的超声波测距仪课程设计报告
毕业论文声明
本人郑重声明：
1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成 果。除了特别加以标注地方外， 本文不包含他人或其它机构已经发表 或撰写过的研究成果。 对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在 文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
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3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭， 一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。
4. 本人所呈交的毕业论文， 是在指导老师的指导下独立进行研究 所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、 观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究成 果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。
学位论文作者（签名） ：
年月 关于毕业论文使用授权的声明
本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图
纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等）， 知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业 论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质 版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用任何复制手 段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同 意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直 接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了 解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：
毕业设计基于51单片机的超声波测距模块设计
西南科技大学
毕业设计（论文）
题目名称：基于51单片机的超声波测距模块设计
年 级：2003级 ■本科 □专科
学生学号：20035095
学生姓名：时余春 指导教师：何宏森 胡天链
学生单位：信息工程学院 技术职称：讲师
学生专业：生物医学工程 教师单位：信息工程学院
西 南 科 技 大 学 教 务 处 制
基于51单片机的超声波测距模块设计
摘要：本文介绍了一种基于单片机的脉冲反射式超声波测距模块。该模块以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用反射超声波测量待测距离。论文概述了超声检测的发展及基本原理，介绍超声波传感器的原理及特性。对于测距系统的一些主要参数进行了讨论。并且在介绍超声测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。针对测距系统发射、接收、检测、显示部分的总体设计方案进行了论证。进一步介绍了单片机AT89C51在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现。最后利用测距系统进行验证。实验表明，各主要波形及技术指标均达到设计要求。该系统对室内有限范围的距离测量具有较高的精度和可靠性，最后文中分析了误差产生的原因及如何对系统进行完善。
关键词：51单片机；超声波；测距
Design of Ultrasonic Distance Measurement
Based on AT89C51 MCU
Abstract: The thesis introduces a kind of single-pulse-refection ultrasonic
distance meter system module in detail based on Microcontroller. The system
could measure certain distance with the reflected wave on condition in which
基于51单片机的智能车毕业设计(论文)
基于51单片机的智能车毕业设计
I
基于80C51的电动智能单片机
摘 要
80C51单片机是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。这里介绍的是如何用80C51单片机来实现长春工业大学的毕业设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。
采用的技术主要有：
（1） 通过编程来控制小车的速度；
（2） 传感器的有效应用；
（3） 新型显示芯片的采用.
关键词 80C51单片机、智能、光电检测器、PWM调速、电动小车
基于51单片机的智能车毕业设计
II
Design and create an intelligence electricity motive small car
Abstract
80C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function
suffer large users. This article introduces the CCUT graduation design with
the 80C51 single chip computer. This design combines with scientific research
object. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for
controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high
基于51单片机超声波测距报警系统课程设计
基于51单片机超声波测距报警系统课程设计
一、引言
超声波测距技术是一种常见的非接触式测距技术，具有测距范围广、精度高等优点。在日常生活中，超声波测距技术被广泛应用于车辆倒车雷达、智能家居中的人体感应等领域。本文将介绍基于51单片机的超声波测距报警系统的课程设计。
二、设计思路
本课程设计主要分为硬件设计和软件设计两部分。硬件部分主要包括超声波模块、LCD显示屏、蜂鸣器等模块的连接和电路设计；软件部分主要包括51单片机程序设计及LCD显示程序编写。
三、硬件设计
1. 超声波模块连接
超声波模块是实现测距功能的核心部件。在本课程设计中，我们采用HC-SR04型号的超声波模块。该模块需要连接到51单片机上，具体连接方式如下：
- 将VCC引脚连接到51单片机上的5V电源；
- 将GND引脚连接到51单片机上的GND；
- 将Trig引脚连接到P2.0口；
- 将Echo引脚连接到P2.1口。
2. LCD显示屏连接
LCD显示屏用于显示测距结果和报警信息。在本课程设计中，我们采用1602型号的LCD显示屏。该模块需要连接到51单片机上，具体连接方式如下：
- 将VSS引脚连接到51单片机上的GND；
- 将VDD引脚连接到51单片机上的5V电源；
- 将VO引脚连接到一个10K电位器，再将电位器两端分别接到GND和5V电源；
- 将RS引脚连接到P1.0口；
- 将RW引脚连接到P1.1口；
- 将EN引脚连接到P1.2口；
- 将D4-D7引脚分别连接到P0口的高四位。
3. 蜂鸣器连接
蜂鸣器用于报警。在本课程设计中，我们采用被动式蜂鸣器。该模块需要连接到51单片机上，具体连接方式如下：
- 将正极引脚（一般为长针）连接到51单片机上的P3.7口；
- 将负极引脚（一般为短针）连接到51单片机上的GND。
四、软件设计
1. 51单片机程序设计
在本课程设计中，我们采用Keil C51作为编程工具，使用C语言编写程序。主要程序流程如下：
基于51单片机压力检测系统设计
福建工程学院电子信息与电气工程系
页脚内容
学号： xxxxxxx
xx 大 学
毕业设计（论文）
（xxxx届）
题 目 基于51单片机的压力检测系统设计
学 生 xxxx
学 院 xxxxxxxxxxxxxxxx 专业班级
xxxxxxxx
校内指导教师 xxxx 专业技术职务 xxxxxx
校外指导老师 专业技术职务
二〇xxx年六月福建工程学院电子信息与电气工程系
页脚内容
基于51单片机的压力检测系统设计
摘 要：本设计借助压力传感器将压力信号转换成电信号，经过信号放大，使用高精度A/D转换器件，将模拟信号转换成数字信号，再经单片机运算处理转换成LCD液晶可以识别的信息，最后显示输出。初始化后可以重设阈值，系统能够实现手动存储八个以内的数据，并可以查询历史记录，对存储的数据进行统计分析，并且在实时压力检测的过程中，预警电路一直监视系统的运行。
本设计根据压力传感器零点补偿与非线性补偿原理，设计出了测量压力传感器的硬件电路。采用单片机设计实现，具有精度高、功能强等特点。但是由于自身的稳定性其测量结果仍存在误差。本课题设计的压力检测系统具有压力测量、超重报警、压力存储及历史数据查阅和压力值数据的统计分析。该系统的压力检测范围为0-10Kg，测量精度可以达到10g，具有高精度，低成本，易携带的特点。采用LCD12864液晶显示测量结果，比传统压力检测系统的精确度更高和直观性更好。另外，该系统电路简单，成本低，使用寿命长，应用范围广等优点。
基于51单片机的温度测量系统
基于单片机的温度测量系统
目 录
摘 要 ................................................... I
ABSTRACT ................................................ II
1 绪论 ................................................... 1
1.1选题的背景 ........................................ 1
1.2课题研究的目的和意义 ............................... 1
1.3本文的结构 ........................................ 1
2 系统总体方案设计 ....................................... 1
2.1总体方案设计....................................... 2
2.2部分模块方案选择 ................................... 3
2.2.1单片机的选择 ........................................... 3
2.2.2温度检测方式的选择 ..................................... 3
2.2.3显示部分的选择 ......................................... 4
2.2.4电源模块的选择 ......................................... 4
3 硬件电路的设计 ......................................... 4
3.1 硬件电路设计软件 .................................. 4
基于c51单片机的毕业设计
基于c51单片机的毕业设计
一、选题背景
单片机作为一种微型计算机，有着广泛的应用领域。在工业控制、仪器仪表、通信、汽车电子等领域都有着重要的地位。而在学生毕业设计中，基于单片机的设计也是比较常见的选题。本文将以基于c51单片机的毕业设计为例，介绍如何进行该类型毕业设计。
二、选题意义
通过进行基于c51单片机的毕业设计，可以让学生深入了解单片机的原理和应用，并锻炼其综合应用能力和解决问题能力。同时，该类型毕业设计也具有一定的实用性和可操作性，可以帮助学生更好地适应未来工作中可能遇到的问题。
三、选题思路
1.确定项目需求
首先需要明确自己所要完成的项目需求，包括功能模块、硬件配置等方面。例如：设计一个智能家居系统，需要实现温度监测、灯光控制、窗帘控制等多个功能模块，并需要选择相应的传感器和执行器。
2.硬件搭建
根据项目需求，选择相应的硬件组件进行搭建。例如：选择温度传感器、光敏传感器、电机等组件，并将其连接到c51单片机上。
3.软件设计
根据项目需求和硬件搭建，进行软件设计。主要包括编写程序代码、设置中断、调试程序等方面。例如：编写温度监测程序，设置灯光控制中断，调试窗帘控制程序等。
4.测试与优化
完成软件设计后，需要进行测试和优化工作。通过测试可以发现问题并进行修复，通过优化可以提高程序的性能和稳定性。例如：测试温度监测程序是否准确、测试灯光控制是否灵敏等。
5.撰写毕业论文
完成以上工作后，需要对整个项目进行总结和归纳，并撰写毕业论文。论文主要包括选题背景、选题意义、项目需求、硬件搭建、软件设计、测试与优化等方面。
四、实施步骤
1.确定选题
在确定选题时，需要考虑自己的专业方向和兴趣爱好，并与指导教师进行沟通和交流，最终确定一个合适的选题。
2.学习相关知识
在开始实施之前，需要先学习相关知识，包括单片机原理、编程语言等方面。可以通过阅读书籍、参加课程等方式进行学习。
3.确定项目需求
51单片机超声波测距设计
1 51单片机超声波测距设计
第一章 引言
1.1 单片机应用系统概述
单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。从此，计算机技术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。
嵌入式系统无疑是当前最热门、最具有发展前景的IT应用之一。嵌入式系统的应用可以使传统的电子系统升级成为智能化的电子产品，使其成为具有“生命”的现代化智能系统。嵌入式系统一般应用于对实时响应要求较高的设备中，单片机作为嵌入式系统的核心部件，其应用使电子系统的智能化出现了意想不到的效果，常常无需对硬件资源做任何改动，只需更新系统软件就能使系统功能升级。现代社会中嵌入式系统无处不在，早已被应用在国防、国民经济、以及人们日常生活的各个领域，主要可以归纳为以下几个方面。
（1）军事装备：各种武器控制（火炮控制、弹道控制、炮弹引信等），坦克、舰船、轰炸等各种电子装备，雷达、电子对抗、军事通讯装备等。
（2）家用电器：各种家电产品，如数字电视、机顶盒、数码相机、VCD、DVD、可视电话、洗衣机、电冰箱、手机、智能玩具等。
（3）工业控制：各种智能仪器仪表、数控装置、可编程控制器、分布式控制系统、工业机器人、机电一体化设备、汽车电子设备等。
（4）商用设备：各种收款机、POS系统、电子秤、条形码阅读器、商务终端、IC卡输入设备、自动柜员机、防盗系统等。
（5）办公用品：复印机、打印机、传真机、扫描仪、手机、个人数字助理（PDA）、变频空调设备、通信终端、程控变换机、网络设备等。
（6）医疗电子设备：各种医疗电子仪器，如X光机、超声诊断仪、心脏起搏器、监护仪器等，以及辅助诊断系统、专家系统等。
单片机应用系统的设计包括单片机基本扩展、外围电路设计和程序设计、单片机应用系统开发环境、系统可靠性设计、电磁兼容性设计等内容。通常开发一个单片机系统的步骤如下：