基于电子柱的电感测微仪数字处理与显示系统的研制

摘要

电感传感器具有分辨率高，工作可靠，使用寿命长等优点，在精密测量领域已得到广泛应用，电感测微仪是一种基于电感传感器研发的产品，它具有灵敏度高、稳定性好，结构简单等优点，以数字显示逐步取代了机械指针式显示。但在某些场合，尤其是现场测量中，要求不但能够显示数据大小，还要在量程范围内快速反映数据的变化，现有的仪器已很难满足要求，而且还存在数字化程度低、集成度不高、功能相对单一等问题，严重影响了系统的后续开发与完善。
　　本文在分析了国内外电感测微仪发展现状的基础上，针对现有系统存在的问题，研制了一套基于电子柱的电感测微仪数字处理与显示系统，目的是使电感测微仪不仅能对被测量进行测量与数字显示，还能将被测量的变化进行直观显示，电子柱根据被测量与设定的指标比较所得的不同结果显示不同的颜色。在扩展原有功能的基础上，本系统使用FPGA设计单片机的外围电路能够大大简化系统硬件结构，使系统的设计、修改和扩展都变的十分灵活方便，提高了系统集成化程度和可靠性。
　　本系统主要由两部分构成：一是以单片机AT89C51做为控制核心的电感测微仪模拟信号采集与数字处理部分；二是利用FPGA的LCA结构和它丰富的内部资源设计的单片机系统中外设接口用的标准逻辑电路。在硬件电路的基础上采用Keil C51语言开发单片机控制系统程序，使用Verilog语言开发FPGA逻辑时序程序。实现对被测量的实时显示，给出被测量是否符合设定指标的判断结果。
　　最后通过验证实验证明本系统能够达到预期的设计目的，为产品的进一步开发奠定了良好的基础。

目录

基于电子柱的电感测微仪数字处理与显示系统的研制

DEVELOPMENT OFINDUCTIVE MICROMETER DIGITAL PROCESSING AND DISPLAY SYSTEM BASED ON ELECTRON COLUMN

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

第2章 系统分析及总体设计

2.1 引言

2.2 电感测微仪工作原理

2.3 数字处理与显示系统总体设计

2.4 本章小结

第3章 数字处理与显示系统硬件电路设计

3.1 引言

3.2 模拟信号采集电路设计

3.2.1 A/D转换器的选择

3.2.2 A/D转换电路设计

3.3 键盘输入电路设计与功能实现

3.4 单片机与FPGA的逻辑接口设计

3.5 FPGA与其它外围设备接口电路设计

3.5.1 电子柱工作原理

3.5.2 FPGA对外围设备的驱动模型

3.5.3 FPGA与外围设备接口电路设计

3.6 FPGA的选型与配置

3.7 电源及硬件系统抗干扰设计与实现

3.7.1 系统电源设计

3.7.2 硬件系统抗干扰

3.8 本章小结

第4章 软件系统的开发与验证实验

4.1 引言

4.2 单片机系统软件开发

4.2.1 单片机控制软件的设计原则

4.2.2 单片机系统软件构成

4.3 FPGA程序的开发

4.3.1 开发语言的选择

4.3.2 FPGA内部时序逻辑程序设计

4.4 验证实验

4.5 本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢