基于单片机的LVDT位移测量传感器设计

保 持器，放大器，A/D转换器，计算机组成。

　　图7数据采样系统框图

　　（2）数据采样保持器

　　进行模数变换时，从启动变换到变换结束的数字量输出，需要一定的时间，即A/D转换的孔径时间。当输入信号频率较高，由于孔径时间的存在，会造成较大的转换误差；为了防止误差需在中间加一个功能器件采样/保持器，进行有效、正确的数据采集。 采样/保持器通常由保持电容器、模拟开关和运算放大器组成。采样保持器的原理：如图8,当开关闭合时，V1通过限电流电阻向电容C充电，在电容值合理的情况下，V0随Vi的变化而变化；当K断开时，由于电容C有一定的容量，此时输出V0保持输入信号再开断开瞬间的电平值。

　　图8采样保持原理图

　　（3） AD0809的工作原理与连接

　　AD转换器与8031单片机相连接，将IN0的输入模拟信号转换成数字信号。从而可以输入8031进行下一步处理。采用逐位逼近式的AD转换器。其原理如下图：

　　图9AD0809的原理图

　　当启动信号作用后，时钟信号在控制逻辑作用下。首先是寄存器的最高位D3=1 ,其余为0,此数字量1000经D/A转换器换成模拟量8,送到比较器输入端与被转换地模拟量进行比较控制逻辑根据比较器输出进行判断，当Vin3Vo,则保留D3=1,再对下一位D2进行比较，同样先使D2=1,与D3一起即1100进入D/A转换器，进行比较，以此进行比较，到最后一位D0.

　　4 软件的设计

　　4.1数据处理子程序的设计

　　数据处理子程序是整个程序的核心。主要用来调整输入值系数，使输出满足量程要求。另外完成A/D的采样结果从十六进制数向十进制数形式转化。

　　4.1.1系数调整

在IN0输入的数最大为10mm,要求的位移10mm对应的是5.0V,为十六进制向十进制转换方便，将系数放大100倍。并用小数点位置的变化体现这一过程。

　　数制转换：数制之间的转换：在二进制数制中，每向左移 一位表示数乘二倍。以每四位作为一组对数分组，当第四位向第五位进位时，数由8变到16,若按十进制数制规则读数，则丢失6,所以应进行加六调整。DA指令可完成这一调整。可见数制之间的转换可以通过移位的方法实现。其中，移出数据的保存可以通过自乘再加进的方法实现，因为乘二表示左移一位，左移后，低位进一，则需加一。否则，加零。而通过移位已将要移入的尾数保存在了进位位中，所以能实现。

　　图10数据处理原理框图

　　4.2数据采集子程序的设计

　　数据采集用A/D0809芯片来完成，主要分为启动、读取数据、延时等待转换结束、读出转换结果、存入指定内存单元、继续转换（退出）几个步骤。ADC0809初始化后，就具有了将某一通道输入的0~5模拟信号转换成对应的数字量00H-FFH,然后再存入8031内部RAM的指定单元中。在控制方面有所区别。可以采用程序查询方式，延时等待方式和中断方式。

　　图11 数据采样原理框图

　　5 总结

　　随着集成电路和计算机技术的迅速发展，使电子仪器的整体水平发生巨大变化，传统的仪器逐步的被智能仪器所取代。智能仪器的核心部件是单片机，因其极高的性价比得到广泛的应用与发展，从而加快了智能仪器的发展。而传感器作为测控系统中对象信息的入口，越来越受到人们的关注。本文所设计的位移测量仪就是在以上仪器的基础上设计而成的，适用于工业现场和多种测试领域。