基于单片机的光电式位移测量仪的设计与制作毕业论文
基于单片机的测距仪的设计
摘要本科生毕业论文(设计)题目：基于单片机的测距仪的设计学生姓名：张学武学号： 201211020226专业班级：电信12102班指导教师：蔡剑华曾高秋完成时间： 2015年5月目录摘要：本文设计了以AT89C52单片机为核心控制单元的超声波测距仪，文章概述了超声波检测的发展及基本原理，介绍了超声波传感器的原理及特性。
利用超声波检测往往比较方便、迅速、计算简单、易于做到实时控制。
该系统主要由蜂鸣器模块、超声波发送模块、超声波接收模块、显示模块四个模块构成。
利用超声波传感器对前方物体进行感应，经单片机对超声波传感器发送和接收的 (1)声波信号进行分析和计算处理，最后将处理结果在LCD1602上显示 (1)引言 (2)1概述 (2)1.1研究背景 (2)2设计要求 (3)3设计方案论证 (3)3.3超声波测距原理 (5)4设计总体方案 (5)4.1总体设计思路 (6)4.2显示部分 (6)4.3按键部分 (6)5硬件电路 (7)5.1功能与原理 (7)5.2资源分配 (8)5.3超声波发送电路 (8)5.4超声波接收电路 (8)5.6复位电路 (11)5.7外部时钟 (12)5.8按键电路 (12)5.9报警电路 (12)5.10温度检测电路 (13)5.11显示接口电路 (14)6软件设计 (15)6.1主程序流程图 (15)6.2超声波发送流程图 (16)6.3 LCD显示流程图 (16)6.4温度读取流程图 (17)7系统仿真 (18)7.1仿真电路图 (18)7.2仿真结果输出 (18)8结论与展望 (20)答谢：首先非常感谢指导老师蔡剑华和曾高秋的精心指导和严格要求，让我充分利用所学的理论知识去完成论文的设计，论文的完成让我极大地提高了实践能力，并对当前电子领域的研究状况和发展方向有了一定的了解，尤其是单片机领域，这对我今后进一步从事电子行业有着极大的帮助。
另外,此次毕业设计还获得了其他老师和同学的大力支持。
基才单片机和FPGA的位移测量装置的设计
在 系 统 时钟 频 率 和 相 位 累 加 器 位 数 一 定 的情 况 下 ， 出 输 波 形 频 率 由频 率 控 制 字 决 定 。 Ｍ 为 所 设 计 的 相 位 累加 器 的 设
位 数 。 为 频 率 控 制 字 ， Ｄ Ｓ系统 输 出信 号 的频 率 为 Ⅳ 则 Ｄ
号 ． 量 信 号 幅 值 或 有 效 值 再 进 行 数 据 处 理 ， 可 得 到 相 应 测 便 的 位 移 值 。 对 于 有 效 值 的 检 测 ，选 用 真 有 效 值 测 量 芯 片 Ａ ６ ７实 现 。平 均 电容 Ｃ 设 定 平 均 时 间 常数 ， 决 定 低 频 准 Ｄ３ 并 确 度 ，输 出 纹 波 大 小 和 稳 定 时 间 。 信 号 经 放 大 后 输 入 到 Ａ ６７进 行 有 效 值 检 波 ．两 电位 器 分 别 进 行 调 零 和 调 幅 ， Ｄ３ 以
５ 生 叫差 信奄 卜 分放大电 － 路卜
差
放大、 整流、滤
物 理测 量 和 自动 控 制 等 ｌ １ 于 其测 量 精 度 不 高 ， 往 满 足 不 １ 。由 往
了社 会 需 求 ， 限制 了传 感 器 的应 用 。因此 ， 里 设 计 了一 套 也 这 基 于单 片机 和 Ｆ Ｇ 的 位 移 测 量 装 置 。 够 实 现 较 高 的 精 度 Ｐ Ａ 能
Ｄｅ ｉ ｎ ｆ ｄ ｓ ｌ ｃ ｍ ｅ ｅ ｓ ｒ ｎ ｖ ｃ ａ ｅ ｏ ＣＵ ｎｄ ＦＰＧＡ ｓｇ ｏ ｉｐ ａ ｅ ｎｔｍ ａ ｕ ｉ ｇ ｄｅ ｉｅ ｂ ｓ ｄ ｎ Ｍ ａ
ＹＡＮＧ ｉ ｇ Ｅ Ｂ ｎ ，Ｐ ＮＧ ｉ ｅ Ｌ — ｎ，ＷＡＮＧ ｉｇ ｑ ，Ｘ Ａ ｎ ｌ ｇ Ｔ ｎ － ｉ Ｉ Ｍｉ － ｉ
《2024年基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》范文
《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，高精度测距技术广泛应用于机器人、智能家居、无人驾驶等领域。
本文旨在设计一个基于STM32单片机的高精度超声波测距系统，该系统通过超声波测距原理，实现对目标物体的精确测距。
二、系统设计要求1. 高精度：系统应具备高精度的测距能力，误差应控制在一定范围内。
2. 稳定性：系统应具有良好的稳定性，能够在不同环境下保持稳定的测距性能。
3. 实时性：系统应具备实时测距功能，能够快速响应并输出测距结果。
4. 易于集成：系统应易于与其他设备进行集成，方便实际应用。
三、硬件设计1. 主控制器：采用STM32单片机作为主控制器，负责整个系统的控制与数据处理。
2. 超声波传感器：选用高性能的超声波传感器，实现测距功能。
3. 电源模块：为系统提供稳定的电源，保证系统的正常工作。
4. 通信接口：根据实际需求，可扩展串口、I2C、SPI等通信接口，实现与其他设备的通信。
四、软件设计1. 驱动程序设计：编写超声波传感器的驱动程序，实现对传感器的控制与数据读取。
2. 数据处理程序：对读取的超声波数据进行处理，计算目标物体的距离。
3. 实时性处理：采用中断或定时器等方式，实现实时测距功能。
4. 通信程序设计：根据实际需求，编写与其他设备进行通信的程序。
五、系统实现1. 超声波传感器的工作原理是通过发送超声波并接收其反射回来的时间来计算距离。
系统通过STM32单片机的GPIO口控制超声波传感器的发送与接收。
2. 在软件设计中，通过编写驱动程序，实现对超声波传感器的控制与数据读取。
数据处理由STM32单片机进行计算，将读取的超声波数据进行处理，得到目标物体的距离。
3. 为了保证系统的实时性，采用中断或定时器等方式，实现实时测距功能。
当超声波传感器接收到反射回来的超声波时，中断或定时器触发，STM32单片机立即进行数据处理，并输出测距结果。
4. 根据实际需求，可扩展串口、I2C、SPI等通信接口，实现与其他设备的通信。
基于单片机的光纤智能位移计
摘要目前有很多位移测量的方法，光纤测位移测量是众多位移测量方法中发展较快、应用较多的一种。
其中，反射式光纤测位移是发展较早且技术相对成熟的一种，选用此原理制成的光纤位移传感器具有抗电磁干扰能力强、灵敏度高、结构简单、体积小、质量轻、耐腐蚀、防爆等一系列独特的优点[1]。
因此，本设计采用反射式光纤位移传感器，制成专用于微小距离测量的光纤智能位移计。
系统的设计主要分为两部分，第一部分为硬件电路的器件选取与设计，第二部分为软件整体设计与具体程序编写与调试。
其中，硬件电路选用了AT89C52单片机作为系统的控制中心，通过数据采集电路对位移量进行实时采集、通过MCP3001A/D转换电路对采集的模拟信号进行转换，通过LCD1602进行提示信息与数据的显示，通过行列式键盘实现人对光纤智能位移计的控制，同时还设计有上下限报警电路和独立复位按钮等。
软件设计中，整体采用模块化设计，主要划分为按键处理模块、A/D 转换部分、数据处理部分、LCD显示部分等。
其中，每种模块在设计时又均采用子程序调用的方法，从而使得软件的编程更加高效、精简。
同时采用C语言进行程序编写，大大增加了程序的可读性，使得软件调试变得较为方便。
本设计主要采用PROTEUS进行硬件的设计及其仿真，采用Keil进行程序编写。
在设计中，首先进行PROTEUS中的硬件系统搭建，在搭建完成后进行仿真运行，检查硬件系统搭建是否合理。
在硬件搭建合理的前提下，阅读相关芯片的编程学习资料，并运用C语言在Keil中进行模块化程序设计。
在每部分的软件编程完成后，都运用PROTEUS与Keil进行联合调试，确保其能完成设计所需的功能。
为了使调试更加直观简便，在调试的过程中，我们按照显示部分、按键部分、A/D转化部分、数据采集的顺序进行，后面的部分以前面的部分为基础。
整个设计完成后进行了软硬件的联合调试，最终实现了对位移的实时测量。
关键词：单片机；光纤位移传感器；位移测量； PROTEUSAbstractThere are a lot of displacement measurement method, optical measuring displacement measurement is one of many displacement measurement method development faster, more a kind of application. Among them, the reflective fiber optic displacement measurement technology is relatively mature, and the older one, the use of fiber optic displacement sensor made of this principle has a strong anti-electromagnetic interference capability, high sensitivity, simple structure, small size, light weight, corrosion resistance, a series of unique advantages, such as proof. Therefore, the design uses fiber optic displacement sensor dedicated to the small distance measurements made fiber intelligent displacement meter.Design of the system is divided into two parts, the first part of the device to select and design the hardware circuit, the second part is the overall design and specific software programming and debugging.Among them, the choice of hardware circuit AT89C52 microcontroller as the system control center, data acquisition circuit for displacement of real-time acquisition, through MCP3001A / D converter circuit for converting the analog signal acquisition, through prompt LCD1602 display information and data through determinant keyboard to achieve controlled displacement meter for fiber smart, but also the design of the circuit and a separate upper and lower alarm reset button.Software design, the overall modular design, mainly divided into key processing module, A / D conversion section, data processing, LCD display section and so on. Where each module are used in the design time and method of subroutine calls, making programming software more efficient, streamlined. While using the C programming language, which greatly increases the readability of the program, making the software debugging becomes moreconvenient.This design uses PROTEUS hardware design and simulation, using Keil for programming. In the design, first PROTEUS hardware system construction, built after the completion of the simulation run, check the hardware system set up is reasonable. In the case of hardware to build a reasonable premise, Read chip programming learning materials, and the use of C language program in Keil in modular design. After the completion of each part of software programming, all using PROTEUS with Keil joint commissioning, ensure that it can complete the design of the required functionality. In order to make more intuitive and easy to debug, debugging process, we follow the display section, the key part, A / D conversion section, the order of data acquisition, with the back part of the front part of the foundation. After the completion of the entire design of the joint commissioning of hardware and software, and ultimately achieve real-time measurement of displacement.Key words: microcontroller ; fiber optic displacement sensor ; displacement measurement ; PROTEUS目录第一章绪论 (1)1.1单片机的概述 (1)1.2 光纤智能位移计的研究意义、现状及发展趋势 (1)1.2.1 研究意义 (1)1.2.2 国内外发展现状 (2)1.2.3 发展趋势 (2)1.3 光纤测位移研究的目的及其可行性 (3)1.4 光纤位移计研究的内容 (3)第二章光纤智能位移计的测量原理 (5)2.1 结构原理 (5)2.2 光纤位移传感器原理 (6)2.3 设计的工作原理 (6)2.4 光纤位移计的工作流程 (7)第三章光纤智能位移计的硬件设计 (8)3.1 器件选取及介绍 (8)3.1.1 器件选择 (8)3.1.2 AT89C52介绍 (8)3.1.3 LCD1602介绍 (9)3.1.4 MCP3001介绍 (10)3.2 硬件接线图 (10)3.2.1 AT89C52最小系统 (10)3.2.2 LCD1602接口电路 (11)3.2.3 MCP3001接口电路 (11)3.2.4 键盘接口电路 (12)3.2.5 报警电路 (12)3.2.6 总体硬件电路图 (13)第四章光纤智能位移计的软件设计 (14)4.1 主程序设计 (14)4.2 LCD1602程序设计 (14)4.3 键盘处理程序 (15)4.3.1 hitkey（）函数 (16)4.3.2 键值扫描 (17)4.3.3 键值跳转 (17)4.4 具体按键对应子函数 (18)4.4.1 设定键 (18)4.4.2 上限键、下限键 (19)4.4.3 增加键、减少键 (20)4.4.4 左移键、右移键 (21)4.4.5 测量（mm）键、测量（cm）键 (22)4.5 MCP3001读取 (22)第五章运行结果及分析 (23)第六章调试过程中所遇问题及其解决 (30)6.1 硬件问题及解决 (30)6.2 软件问题及解决 (30)6.2.1 按键程序 (30)6.2.2 LCD显示程序 (30)6.2.3 整体调试 (30)总结 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)第一章绪论1.1单片机的概述21世纪是一个信息化的时代，在信息化的快速发展中，单片机技术做出了不可磨灭的贡献。
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)--物体运动轨迹实时监测系统设计
编号：毕业设计说明书题目：物体运动轨迹实时监测系统设计院（系）：电子工程与自动化学院专业：测控技术与仪器学生姓名：学号：指导教师：职称：副教授理论研究实验研究工程设计软件开发2016年5月20日随着科学技术的不断发展，物体运动轨迹实时监测系统在导航系统、人机交互、游戏控制等领域具有广阔应用。
传统的方法，如激光追踪系统，或者是运用高精度的加速度传感器、激光陀螺仪等，这些设备过于复杂，成本高。
本文基于MPU6050六轴加速度计陀螺仪传感器的运动轨迹检测系统具有成本低、易携带、体积小的特点。
本论文以单片机STM32F103C8T6为核心控制器，通过MPU6050得到的加速度，加速度二次积分得到位移，从MPU6050 DMP直接读取四元数和欧拉角来校准在重力加速度在二维空间中对x，y轴的影响，通过IIC总线将数据由MPU6050传送给单片机STM32F103C8T6将数据进行处理，并通过蓝牙串口将数据传输给安卓手机，通过安卓手机APP建立二维坐标系，并将得到的数据在二维坐标系中打点来显示轨迹。
本论文中运用单片机C语言来编写程序，从MPU6050得到的加速度通过均值校准法来减少外界对加速度计的干扰，经过积分后得到的位移值通过分解成一个数组来发送具体字节数，来保障发送给手机的数据准确性。
当手机APP接收到单片机发来的数据，通过分隔符将两个数据解析成一个列表，通过提取列表中的每一项，来将每个物体运动轨迹数据显示在APP上，并在APP上打点显示，若打的点超出APP坐标轴的范围，手机将自动震动报警。
本次设计的物体运动轨迹监测系统，能够检测出物体的运动轨迹，经过测试在短时间内误差在1cm左右，且当物体运动轨迹超出APP坐标系的量程，手机将震动报警，且物体运动轨迹数据在0.5s更新一次，大致实现了毕业设计的要求。
关键词：运动轨迹实时监测；加速度计；陀螺仪；安卓手机APP；With the development of science and technology .The monitoring system of real-time trajectory in navigation system, human-computer interaction, game control have a wide range of applications.Traditional methods，for example, laser tracking system,using high precision acceleration sensor, laser gyroscope and so on.These equipment is too complex and high cost. In this paper , the monitoring system of real-time trajectory based on MPU6050 which is six axis accelerometer gyroscope sensor’s advantages is low cost, easy to carry,small volume and so on.STM32F103C8T6 MCU as the core controller in this paper, the displacement is obtained by quadratic integral MPU6050 get acceleration, from MPU6050 DMP directly read quaternion and euler Angle to calibration in the acceleration of gravity in the two-dimensional space of x, y axis, the effect of the data through the IIC bus STM32F103C8T6 controlled by MPU6050 sent the data processing, and through bluetooth serial transmission to the android mobile phone, through the android APP to establish two-dimensional coordinate system, and will get data dot in a two-dimensional coordinate system to display the trajectory.This paper uses microcontroller C language to write programs, from MPU6050 acceleration by average calibration method to reduce the outside disturbance to the accelerometer, after the displacement value resulting from the integral by decomposition into an array to send a specific number of bytes, to ensure data accuracy sent to mobile phones. When the phone APP to receive data from the microcontroller, through the separator will be two data parsed into a list, by extracting each item on the list, to each object trajectory data display on the APP, and dot on the APP shows that if a dozen points beyond the scope of APP axis, the phone will automatically vibration alarm.the design of he monitoring system of real-time trajectory in navigation system can detect the movement of the object, after testing in a short period of time error in 1 cm, and when the object movement beyond the range of APP coordinate system, cell phone will vibrate alarm, and object trajectory data updated once in 0.5 s.Key words:The monitoring system of real-timetrajectory;accelerometer;gyroscope;android APP;目录1 引言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3惯性导航的发展趋势 (2)1.4论文的章节安排 (2)2 设计任务及要求 (3)2.1 设计任务 (3)2.1.1课题内容 (3)2.1.2主要任务 (3)2.2 设计要求 (4)3 系统设计理论依据及方案论证 (4)3.1系统设计理论依据 (4)3.2 方案论证 (5)3.3 软件算法方案选择 (6)3.3.1方案一 (6)3.3.2方案二 (7)3.3.3方案三 (8)3.4 安卓APP开发工具的选择 (8)3.4.1方案一 (8)3.4.2方案二 (8)4 硬件系统设计 (9)4.1 单片机最小系统控制部分 (9)4.1.1芯片的选择 (9)4.1.2单片机最小系统电路 (10)4.2 蓝牙模块电路 (10)4.3 稳压电源电路 (11)4.4 MPU6050模块电路 (12)4.5 运动轨迹监测系统工作过程 (13)4.5.1灵敏度的影响 (14)4.5.2稳定性分析 (14)5 系统软件设计 (14)5.1软件设计基本思想 (14)5.2 各个模块的设计 (15)5.2.1系统初始化程序 (15)5.2.2 MPU6050初始化与数据读取程序 (16)5.2.3均值校准程序 (17)5.2.4算法运算程序 (18)5.2.5数据处理程序 (19)5.2.6中断服务程序 (19)5.3 手机APP软件的设计与分析 (20)5.3.1UI的设计 (21)5.3.2逻辑的设计 (22)6 系统调试 (26)6.1 硬件系统调试 (26)6.1.1单片机STM32F103C8T6最小系统模块的硬件调试 (26)6.1.2蓝牙模块的硬件调试 (27)6.1.3MPU6050模块的硬件调试 (28)6.2软件调试 (29)6.3 调试结果分析 (34)7 系统测试 (34)7.1 系统测试的方案与过程 (34)7.1.1系统测试所需设备与工具 (34)7.1.2系统测试方案与过程 (34)8 结论 (36)谢辞 (38)参考文献 (39)附录 .............................................................................. 错误！未定义书签。
基于单片机的光电检测装置设计
目录1 绪论 (1)1.1 自动门的发展现状 (1)1.2 课题设计的任务要求 (1)1.3 课题设计的内容 (2)2 方案论证与比较 (2)2.1 系统的软硬件方案选择 (2)2.2 CPU部分方案选择 (3)2.3 光电传感器部分方案选择 (3)2.4电机部分方案选择 (4)3 总体设计原理图 (4)4 系统硬件设计 (5)4.1 硬件框图 (5)4.2各模块功能说明 (6)4.2.1 系统硬件总体逻辑设计 (6)4.2.2 光电传感器部分 (6)4.2.3 AT89C52部分 (7)4.2.4 A/D转换部分 (8)5 自动门模型设计 (8)6 程序设计 (9)6.1 Keil软件的学习 (9)6.2 程序设计流程 (9)6.3 程序的编写完成 (10)7 硬件电路（光电检测装置电路）设计 (12)7.1 光电检测器件的选取 (12)7.2 检测电路的频率特性分析 (13)7.3 噪声处理及前置放大电路的设计 (13)7.4 信号的判断处理及控制信号的生成 (14)7.5 光电检测装置的电路图 (14)8 软硬件系统的调试 (15)8.1 Protues软件的学习 (15)8.2 系统仿真调试 (15)结束语 (16)参考文献 (17)附录1 仿真调试电路图 (18)附录2 自动门程序 (20)致谢 (25)1 绪论1.1 自动门的发展现状自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸，是门的功能根据人的需要所进行的发展和完善。
自动门是指可以将人接近门的动作识别为开门信号的控制单元，通过驱动系统将门开启,在人离开后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制的系统。
自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪年以后。
二十年代后期，美国的超级市场的开放，自动门开始被使用。
受此影响，世界第一自动门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用了。
到了1962年，电气式已开始出现，之后伴随着城市的建设，自动门技术的领域每年都在增加。
基于51的光栅位移检测装置的设计
基于51的光栅位移检测装置的设计光栅位移检测装置是一种用于实时测量物体运动状态和位置的高精度检测装置。
本文将介绍基于51单片机的光栅位移检测装置的设计方案。
首先，我们需要了解光栅位移检测装置的原理。
光栅是由若干个平行的透明和不透明带组成的，当光线照射到光栅上时，通过等距离的光学系统形成的像点阵，可以通过像点位置移动的方式来测量物体的位移。
在本设计方案中，我们将使用两个光栅和一个反射片来实现测量物体的位移。
其中一个光栅作为发射光栅，另一个作为接收光栅，两个光栅之间的距离即为测量范围。
当物体顺着测量范围运动时，反射片会将光栅反射回发射光栅，形成一条条亮暗相间的条纹。
通过记录条纹的数量和位置，可以计算出物体的位移量。
整个系统的核心是51单片机，它负责控制发射光栅和接收光栅的工作，同时采集反射片反射回来的光信号并进行信号处理和数据计算。
具体的设计步骤如下：1. 确定光栅和反射片位置在实际应用中，需要根据实际要测量的物体大小和位移范围，确定发射光栅和接收光栅的距离以及反射片的位置。
一般来说，发射光栅和接收光栅间距越大，测量范围也就越大，精度也就越高。
反射片应该放置在物体底部，确保在位移时始终与光栅保持垂直。
2. 确定光栅频率光栅频率是指单位长度内的光栅条数，频率越高，精度也就越高。
在实际应用中，可以根据需要选择不同的光栅频率。
3. 确定光电转换电路光电转换电路是用于将光信号转化为电信号的重要部分。
一般来说，光电二极管或光敏电阻是常用的光电转换器件。
电路设计需根据实际应用进行优化。
4. 确定数据采集与处理方法数据采集与处理是整个系统的核心，一般采用51单片机或者ARM等处理器芯片进行数据采集、处理、存储及通信。
本设计中，选择51单片机进行数据采集和处理，通过中断方式采集反射回来的光信号，并进行信号处理和数据计算。
5. 电路实现和调试根据以上设计步骤，可以实现整个系统的电路设计，需要进行实物搭建和调试。
在调试过程中，需要注意电路的稳定性、信号通量和干扰等问题，确保系统的精度和稳定性。
基于STC12系列单片机的数显精密位移测量仪电路设计
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 (6)第1章绪论 ................................................................... 错误！未定义书签。
基于单片机的光纤智能位移计设计
基于单片机的光纤智能位移计设计当今世界是一个蓬勃发展的新时代，人们对高精度测量系统的需求日益增长，尤其在工程应用上。
虽然市场上已有许多测量系统，但其测量结果易受外界影响，基于这个特性，本文设计了一款以单片机作为控制核心，光纤位移传感器作为测量仪器的光纤智能位移计。
标签：单片机;光纤位移传感器近几年来，运用高精密度、高速率的仪器来测定物体位移的方法愈发受到人们的关注，特别是针对微小位移量的检测。
目前市场上出现了各种测量微小位移的方式，主要有电容式位移法、加速度位移法、干涉条纹法等等，但因其性价比较低、测量精度不高且不能适应恶劣环境的特性，常常对测量结果造成很大的测量误差，所以设计一款高精度且环境适应力强的位移计显得尤为必要。
一、光纤智能位移计的背景及研究意义位移传感器一直是科研人员积极关注的热点课题，其作用是把位移物理信号转换为电信号。
光纤传感是近年来发展起来的一种分布式监测技术，其专为恶劣环境所设计，现已应用在地质勘查，工业监测等广泛领域中，它具有灵敏度高、不受温度和电子干扰、电气隔离的安全级别高和耐水、耐高温、耐腐蚀等特性。
不仅应用在微波和射频环境、核能和高温环境中，还已经与物联网技术结合，实行在线监测。
二、光纤传感器的结构原理反射式光纤位移传感器的工作原理是从表面反射光的强度来实现反射。
其原理如图1.1所示：一个光纤耦合器将入射光纤和接收光纤以及测量光纤连接成Y 型结构。
即两束光纤的一端合并为光纤探头，另一端分叉为两束，分别为光源光纤和接收光纤，光纤只起传输信号的作用。
当光源发出的光经光源光纤照射到位移反射体上后，被反射后部分被重新耦合入测量光纤，再经耦合器和接收光纤输出，被光敏器件接收。
其输出光强决定于反射体距光纤探头的距离，当位移改变时，则输出光强作相应的变化。
随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。
三、光纤传感器的工作原理本设计采用的是反射式位移传感器，它在一定范围内位移与输出信号成线性关系且性价比高。
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毕业大作业（综合实训）题目：基于单片机的光电式位移测量仪的设计与制作毕业设计（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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3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
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图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见毕业大作业（综合实训）任务书1、题目基于单片机的光电式位移测量仪设计与制作2、内容要求：用光电式传感器将唯一变化转换成光强的变化，再经过调节电路，吧光强信号转换成合适的电压信号，送A/D转换器，在单片机的控制下，通过LCD1602液晶显示器显示出来。
可用于工业生产对圆柱形工件的外径、板材的厚度进行非接触的量，检测精度达到10um。
3、实施步骤：（1）收集资料，进行方案设计与论证，确定具体设计与制作的实施方框；（2）熟悉设计方案，并选定所需型号和材料。
（3）确定并绘制控制电路原理图及PCB图。
（4）确定电路元器件类型及其参数，准备零部件。
（5）焊接各功能电路板，并作硬件调试。
（6）完善图纸，撰写毕业论文。
4、本毕业大作业（综合实训）任务书于 2014 年 11 月 9 日发出，应于 2015 年 01 月 08 日完成，然后进行成绩评定。
摘要位移测量是基本物理量测量之一，也是众多科学研究的基础。
随着科学技术的发展，在实验研究和工程技术的各领域中经常要进行高精度的位移测量，而且要求在测量过程中对被测物基本没有干扰。
在工程测量中对位移测量仪器的要求也越来越高，因此可以说高精度的微位移测量系统有广泛的应用价值。
两个物体之间微笑位移的高精度测量技术无论对于工件的加工尺寸精度评价、变形量的测量还是运动部件的位置确定等、都是非常必须且重要的。
尤其非接触测量法具有不损伤被测工件表面、测量精度高等优点，更引起人们的普遍重视。
光前传感器是上世纪七十年代中期发展起来的一种新型传感器，具有抗电磁干扰、体积小、非接触测量和灵敏度高等特点。
将检测技术与光电技术结合，成为光电检测技术，在如今科研领域占有极其重要的地位。
该反射式光电传感器位移测量仪利用反射式光电传感器，由于被测物体的面位置的变化，引起从被测面反射光的强度也发生相应的变化。
再经过电路的处理，将光信号转换成电信号，经过放大、滤波、整流等处理后，传输至ad转换器，再将经过ad转换器的电信号传输给单片机，最后由单片机控制LED显示输出。
关键词:光电检测；反射式光电传感器；位移测量；光电转换AbstractDisplacement measurement is one of the basic physical quantity measurement, is also the basis for many scientific research. With the development of science and technology, the displacement measurement in all areas of experimental research and engineering technology are often necessary in high accuracy, and the requirements in the measurement process basically has no interference to the object to be measured. In the engineering measurement of displace mentmeasuring instruments are increasingly high requirements, so we can say that the micro displacement measuring system with high accuracy and has wide application value.High precision measurement of displacement between two objects smile both fordeformation processing size accuracy evaluation, workpiece measurement ormoving parts to determine the position, is very important and necessary. In particular, non contact measurement method with no damage to the measured workpiece surface, high precision measurement, the more aroused people's universal attention. Front of the light sensor is a new sensor developed on century seventy time metaphase, with anti electromagnetic interference, small size, non contact measurement and high sensitivitycharacteristics. Combining the detection technology and opto-electronic technology, become the photoelectric detection technology, now in the field of scientific research plays a very important role.The reflection type photoelectric sensor displacement measurement instrumentusing reflective photoelectric sensor, due to the changes of the measured objectsurfaceposition, caused from the measured surface reflected light intensity alsochange accordingly. After the circuit processing, converting the optical signal into electricalsignals, after amplification, filtering and rectifying processed,transmitted to theAD converter, then through the transmission of electrical signals of AD converter to the microcontroller, and finally by the SCM LED displayoutput.Keywords: Reflection type photoelectric sensor, displacement measurement,photoelectric conversion目录1、概述 (1)1.1 课题的提出 (1)1.2 测量技术国内外的发展现状 (1)2、总体设计 (5)3、硬件设计 (6)3.1 调制发射电路模块 (6)3.2 发光和接收模块 (7)3.3 放大和滤波电路模块 (9)3.4 窗口比较和触发延时电路模块 (11)4、调试步骤 (13)结论 (18)致谢 (19)附图1电气原理图 (20)参考文献 (21)1、概述1.1 课题的提出光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。