基于单片机的高精度位移测量的设计研究开题报告

全文总字数：4226字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1、设计的目的及意义

在现代工业生产过程中，有很多时候需要测量各种位移量。对这些位移量进行较为精确的测量也必不可少，而传统的位移测量装置远远不能满足工业上对误差的要求。因此一些现代测量工具已经发展成为同时采用精密机械、光、电等原理并与电子计算机技术相结合的测量工具。这些测量工具常常会用到我们熟悉的传感器，如应变片式、电感式、差动变压式、电涡流式、霍尔传感器能测出较小的位移量，光栅式传感器则能测量较大的位移量，而这些运用传感器制造的位移测量工具的精度都比传统位移测量工具高很多。

在具体测量时，要依据测量对象的不同而灵活的选择测量点、测量方式与系统，其中的核心就是测量系统，由传感器、放大电路及显示装置组成，传感器则是测量系统的硬件核心，因此传感器的选择是本次毕业设计的重中之重，通过查阅资料比较各类传感器的性能及优缺点，我发现光栅传感器的性能及优缺点在各类传感器中是最突出的，因此本次毕业设计所采用的传感器为光栅式，而最常用的光栅式传感器就是光电编码器。

2. 研究的基本内容与方案

本次设计的位移测量系统主要由传感器、放大电路和单片机三部分组成。而传感器又是最为关键一个硬件，通过查阅资料我比较了一些光电编码器的性能以及优缺点，最后结合实际情况初步定为选用rle38-06增量型旋转编码器作为本次毕业设计的传感器。

光电编码器常常应用于高精度控制系统中。其位移测量原理：光电编码器会产生两路脉冲，以a、b脉冲命名，两路脉冲的相位差相差90°。为了确定电机的正反转，可以事先规定：若脉冲a超前脉冲b 90°则为正转；若脉冲a滞后脉冲b 90°则为反转。显然位移量与脉冲数的关系是正比。因此只要确定了二者之间的比例关系就可以方便的得出位移量的大小。这种方法的优点是既方便又精确而且成本又很低。而为了方便计算，我认为在条件允许的情况下，编码器的脉冲设定为360最为合适，即一个脉冲对应一度。

由光电编码器所输出的a相、b相脉冲的前后沿均与光电码盘的四分之一节距信息相对应。如果直接将这两路脉冲信号送入单片机通常会产生较大的误差。因此，必须采取必要的设计来减少误差，可用四倍频方法来对脉冲信号进行处理，这样可以大大提高测量精度。因此本次设计中选用四倍频电路作为测量系统中的放大电路。

3. 研究计划与安排

第1-3周：完成题目调研，查阅参考资料，设计大致框架，完成开题报告。

第4-6周：复习单片机、传感器系统的相关知识。

第7-8周：完善设计原理，采购设计所需硬件

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王宇. 单片机技术[m]. 中国轻工业出版社, 2015.

[2]方忠灿. 基于ad7747的电容式微位移测量系统的研究与实现[m]. 复旦大学, 2015.4.

[3]徐兰英. 现代传感与检测技术[m]. 国防工业出版社, 2015.