1、目 錄任務書.開題報告.指導教師審查意見.評閱教師評語.答辯會議記錄 中文摘要.外文摘要.111123455667789914141717171919202121 222324252627 前 言差動變壓器式（LVDT）位移傳感器廣泛用于工業現場和測試領域，如過程檢測和自動控制、形變測量等。本設計為電子設計競賽題目。該題目主要實現位移測量的功能，具有一定實際研究意義，除了測量位移本身外，其他很多物理量也可以轉化為位移來測量比如液位等本文采用差動式變壓器作為位移傳感器測量位移，達到了比賽規定的設計指標,而且不僅可以測量位移還可以實現位移的控制，這是本文的特點。系統采用MSP430單片機制作核心控

2、制器件，實現磁棒小范圍位移的精確測量。本設計首先采用DDS芯片AD9851得到一個頻率為100kHz的正弦波信號，并且采用THS4503芯片進行差分輸出，驅動線性可變差動變壓器的原邊；差動變壓器兩個副邊的輸出信號分別經過ad811芯片放大后，進行半波整流、電子濾波，得到穩定的直流電壓，實現磁棒位移信號的實時采集。對兩路直流信號分別進行A/D轉換，并送入單片機分析處理，最后將計算結果用LCD顯示。整個系統結構合理，設計簡潔，性能穩定，有較強的抗干擾能力。1 引言1.1 課題來源 2008年湖北省電子設計競賽題目1.2課題研究的研究背景 小位移通常用應變式、電感式、差動變壓器式、渦流式、霍爾傳感器

3、來檢測，大的位移常用感應同步器、光柵、容柵、磁柵等傳感技術來測量。差動式位移測量裝置具有測試精度高、線性范圍大、穩定性好和使用方便等特點。被廣泛應用于直線位移。本課題主要研究的是以單片機為控制核心，線性可變差動變壓器為傳感器，輔以相應的模擬電路，能夠實現精確的位移測量功能。本系統電路構造簡單，通過較少的元件就可以達到一定精度的測量。本系統一大特色就是具有電機驅動。以動磁棒移動到指定位移。1.3國內外的發展現狀、發展趨勢及存在的主要問題可用于位移測量的傳感器的種類很多，其中用于直線位移測量的有電阻式、電感式、電容式、振弦式、編碼式、感應同步器式、光柵式、磁柵式、光電式、霍爾效應式、磁敏電阻式、噴

4、射式、激光式、復合式以及光纖式等，但這些傳感器在實際應用中或多或少都存在著一些問題，有的設備復雜、成本高，有的對環境要求高，有的精度低、線性范圍小、有的結構復雜、工藝要求高。于此同時，在微電子行業中高精度模板的制造和定位，高精度傳感器的標定都需要很高的位移測量精度，甚至有些應用要求測量精度達到納米量級，同時測量范圍的要求也越來越大，這樣測量精度與測量范圍的要求構成了尖銳的矛盾，因此，需要設計一些通用性好、價格便宜的測量儀器，并對這類的測量儀器進行不斷的更新和改進，以進一步高測量精度。各種測量傳感器的主要性能如表1所示本文采用差動式傳感器設計的位移測量裝置。差動變壓器式傳感器的優點是：測量精度高

5、，可達0.1m；線性范圍大，可到±100mm；穩定性好，使用方便。因而被廣泛應用于直線位移，或可能轉換為位移變化的壓力、重量等參數的測量。本設計顯示清晰明了，反應快，測試精度高，線性范圍大，靈敏度高，性能穩定，結構簡單且設計廉價原 理量程mm精確度%線性度%優點缺點電阻 式電位器13000.110.11簡單，穩定分辨力不高，易磨損電阻應變計1500.10.50.10.5精確度高線性好量程受限制電感式差動電感12000.110.11量程大線性好，分辨力高有殘余電壓，精確度受限制差動變壓器110000.10.50.10.5線性好，分辨力高有殘余電壓，精確度受限制電感調頻11000.21.

6、50.21.5抗干擾，能接長導線線圈結構復雜電渦流11001313結構簡單，非接觸式測量被測對象的材料不同，靈敏度改變電容式變面積11000.51.50.51線性范圍大精確度高體積較大變間隙1um100.1-11可用于非接觸式測量，分辨力高非線性較大振 弦260.20.5抗干擾能接長導線，防潮量程小光 柵301000精確度高結構較復雜磁 柵120m量程大，精確度高需防塵，磁屏蔽光 電1高精確的高可靠，非接觸測量安裝不方便光 纖0.55120.51體積小，靈敏度高，抗干擾量程受限制，制造工藝要求高霍爾效應霍爾片0.55簡單體積小對溫度敏感霍爾開關集成電路>2m量程大，體積小對溫度敏感表1

7、位移傳感器的主要性能表1.4課題研究的指導思想與技術路線本課題提出采用差動變壓器作為位移傳感器，把磁棒的位移量轉換為兩路相位相差，變化方向相反的模擬電壓UA和UB，經過放大和整流濾波后形成兩路直流電壓，并送入由單片機和AD轉換器構成的數據采集和處理單元進行處理顯示，另外本課題也實現了由鍵盤設定磁棒位移量，并能控制直流電機的運行使磁棒自動定位。因此系統框架由以下幾部分組成： 正弦信號激勵電路、信號調理電路、AD轉換、電機驅動電路和單片機控制單元。指導思想如圖所示：圖1 位移測量系統框圖1.5位移測量裝置的技術要求 本課題的主要技術要求如下：（1） 制作100kHz的正弦信號激勵電路 （2）設計、

8、制作差動信號測量電路，包括線性可變差動變壓器，放大、整流、濾波等電路，數據處理和顯示等單元。（3） 用模擬或數字方法計算（Va和Vb分別為變壓器次級線圈的兩個輸出端電壓），根據d值計算、顯示實際位移量。（4） 測量的位移范圍為-10+10 mm，測量誤差的絕對值不大于2mm。（5） 設計一個閉環控制電路，要求用直流電機（不允許使用步進電機）驅動磁棒移動，控制磁棒達到設定位移，位移誤差的絕對值不大于2mm。2 位移測量傳感器原理介紹2.1 差動變壓器結構和工作原理差動變壓器是將被測信號的變化轉換成線圈互感系數變化的傳感器，它的結構如同一個變壓器，由初級線圈、次級線圈、鐵芯等幾部分組成，在初級線圈

9、接入電源U1后，次級線圈即感應輸出電壓U2，滑動板移動時引起鐵芯的移動，從而引起線圈互感系數的變化，此時的輸出電壓隨之作相應的變化 。如圖所示：L1L2L3移動磁心線圈骨架 圖2 差動式傳感器差動變壓器位移傳感器包括： L1主線圈 L2副線圈 L3副線圈 線圈骨架 可以移動磁心五個部分組成。L3與L2長度和圈數相同，繞線方向相反，可移動磁心長度小于線圈的總長度，移動距離等于一組副線圈長度。磁芯是導磁率很高的鐵氧體材料，當線圈L1供上正弦交流電流，磁芯在線圈內移動時L2和L3上的感應信號產生變化，通過對感應信號的檢測計算出磁芯的移動距離。圖3 差動傳感器工作原理隨著磁棒插入線圈的長度增大，線圈的

10、電感L變得越來越大，其差值變大對于螺繞環，其電感量為：L0=u0n2sl ,當插入磁棒后，電感量為,所以，電感的變化量，即電感量的變化量與鐵磁棒的位移量成正比。故有：解得，。 即位移與d值成正比。然而實際上由于線圈和鐵磁棒 不是理想的均勻和對稱，二者間的線性度不是特別好。為減小誤差，在軟件中采取查表，然后在小區間內做線性擬合，以達到更高的精確度。3 方案選擇3.1 從信號檢測過程可以分為直流求差法和交流求差法。方案一：直流求差法先對接收線圈L2和L3的信號分別放大，變成直流電壓后再求兩者之差，利用電壓差計算出位移的大小，這種方法需要兩套測量電路，信號中除與位移有關的部分外還包含有與位移無關的部

11、分，這部分信號影響了放大電路的利用效率。方案二：交流求差法將線圈L2、L3直接串聯，由于兩者的繞制方向相反，得到的電壓相位相反，串聯就可以獲得信號的差值，對差值進行放大后再變成直流，直流信號的大小正比于位移的大小，從電路上省去了一個檢測電路，信號中與位移無關的分量大大減小，可以提高電路放大倍數。交流變直流的環節可以利用精密幅度檢波或者采用相敏檢波這兩者方法可以消除檢波二極管門檻的影響提高小信號的測量精度。方案1在放大器中有比較大的無用信號（與位移無關的信號分量），當放大倍數較大時會造成放大器飽和，也不能充分利用放大器和ADC的動態范圍，方案2放大的信號是與位移直接相關的信號差值，可以充分利用放

12、大器的動態范圍，檢測電路簡單。3.2 正弦信號產生方案選擇 系統要求設計制作一個位移測量電路，主要分為激勵電路和測量電路兩個部 分。激勵部分要求產生 100kHz 的正弦波，然后經差分放大輸出進入可變差動電壓器。測量部分要求將變壓器次級線圈輸出的兩路交流電壓經整流濾波后得到直流電平，移動變壓器內的磁棒改變兩路直流電平值，根據電平改變值通過處理后得到位移值 。 方案一：系統激勵部分正弦波產生電路采用傳統的直接頻率合成器，經差分放大、差分變壓、整流濾波后，根據兩路電壓改變得到位移值。該方案產生正弦波具有低相位噪聲等優點，但頻率合成器結構復雜、體積龐大、成本高，不利于實際制作，故不采用此方案。 方案

13、二：正弦波產生采用直接數字式頻率合成器 （DDS），后級電路與方案一相同。DDS方案電路簡單，僅用一塊芯片就可以實現，而且可以產生較寬頻率范圍的正弦波且失真度小。但普通整流濾波電路較難達到理想的結果，這會導致后面電壓采樣出現較大誤差，故不采用該方案。 方案三：正弦波產生使用DDS方案，而整流濾波電路采用真有效值檢測芯片。真有效值檢測可以將交流電壓很好的轉換成其有效值大小的直流電平，利于后級電壓采樣。 通過以上分析，決定使用方案三。正弦波使用 DDS 芯片產生，經差分放大后輸入可變差動變壓器初級，次級生成兩路交流電壓，經過真有效值轉換后得到直流電平，經AD 轉換后傳入單片機，單片機通過計算查表線

14、性擬合即可得到位移值。另外單片機也可控制直流電機，使磁棒移動到預置位置。3.3 單片機的選擇 由于本系統占用的資源較多，需要使用較多的I/O端口，因此選用MSP430Fxxx系列中性價比較高的MSP430F149單片機，MSP430F149單片機自帶60KB Flash ROM , 擁有6個8位的I/O口，且擁有豐富的片內資源，滿足本系統的設計需要。 MSP430F149單片機具有JTAG調試接口，可以在IAR集成編譯環境在線仿真調試程序，非常方便，且不需要額外的仿真工具。MSP430F149運算速度很快，在外部8M晶振驅動下，執行一條指令的時間為0.125Us 。3.4 總體設計框圖激勵信號

15、源數據顯示電路數字信號處理系統430單片機位移傳感器信號檢測電路控制鍵盤位移控制接口物體移動機構 圖4 總體設置框圖4 系統硬件設計4.1 器件芯片介紹 MSP430F149單片機是德州儀器公司新開發的一種具有16位總線的帶FLASH的單片機，其性價比和集成度很高。它采用16位總線，外設和內存統一編制，尋址范圍可達64K， 還可以外擴展存儲器。具有統一的中斷管理，具有豐富的片上外圍模塊資源。片內有精密硬件乘法器、兩個16位定時器、一個14路的12位的模數轉換器、一個看門狗、6路P口、兩路USART通信端口、一路SPI通信端口、一個比較器、一個DCO內部振蕩器和兩個外部時鐘，支持8M的時鐘，有P

16、WM工作模式。由于為FLASH型，則可以在線對單片機進行調試和下載，且JTAG口直接和FET(FLASH EMULATION TOOL)相連，不需另外的仿真工具，方便實用，且具有超低功耗。 MSP430F149單片機各管腳介紹 圖5 MSP430149單片機特點低電源電壓范圍：1.83 3.6V. 超低功耗：- 活動模式：1MHz, 2.2V 時為225uA- 待機模式：0.1uA- 掉電模式：（RAM數據保持）：0.1uA 五種省電模式。 從等待方式喚醒時間不超過 6us . 頻率鎖相環，FLL+. 16位RISC結構，150ns指令周期。 集成96段LCD驅動器。串行在線可編程，無需提供外

17、部編程電壓。 基本時鐘模塊配置： 高速晶體（最高8MHz）; 低速晶體（32768Hz）; DOC . 配合外部器件可構成單斜邊A/D轉換器。 12位200kbps的A/D轉換器，自帶采樣保持。 內部溫度傳感器。 具有3個捕獲/比較寄存器的16位定時器Timer A,Timer_B .兩通道串行通信接口可用于異步（軟件選擇UART/SPI模式）。 硬件乘法器。 多達60KB FLASH ROM 和 2KB RAM. 串行在系統編程。 安全熔絲的程序代碼保護。MSP430 I/O口介紹典型應用： 捕捉傳感器的模擬信號轉換為數據加以處理后發送到主機。其中芯片中的比較器和定時器是工業儀表、計數裝置和

18、手持式儀表等產品設計中的理想選擇。AD9851的原理：AD9851 可以產生一個頻譜純凈、頻率和相位都可編程控制且穩定性的模擬正弦波，這個正弦波能夠直接作為基準信號源，或通過其內部高速比較器轉換成標準方波輸出，作為靈敏時鐘發生器來使用。AD9851 的各引腳功能如下，引腳排列，如圖所示： 圖6 AD9851AD9851在信號源中的應用 為了能夠完成調頻、調幅、調相的各種功能，要向AD9851 輸入頻率/相位控制字，這是通過AD9851 和微處理器相連接來實現。可以和AD9851 的數據線直接相連接的單片機類型很多，本文中選用的是MSP430 。 由于AD9851是貼片式的體積非常小，引腳比較密

19、，焊接時必須小心，還要防靜電，焊接不好就很容易把芯片給燒毀。 還有在使用中數據線、電源等接反或接錯都很容易損壞芯片。所以在AD9851外圍采用了電源、輸入、輸出、數據線保護電路。為了不受外界干擾，添加了不少濾波電路，顯得整個電路完美。DDS的基本原理是利用采樣定理，通過查表法產生波形。DDS的結構很多種，其基本的電路原理可用下圖來表示。 圖7 DDS 產生原理圖相位累加器由N位加法器與N位累加寄存器級聯構成。每來一個時鐘脈沖fs,加法器將頻率控制字K與累加寄存器輸出的累加相位數據相加，把相加后的結果送給累加寄存器的數據輸出端。累加寄存器將加法器在上一個時鐘脈沖作用后產生的新相位數據反饋到加法器

20、的輸入端，以使加法器在下一個時鐘脈沖的作用下繼續與頻率控制字相加。這樣，相位累加器在時鐘作用下，不斷對頻率控制字進行線性相位累加。由此可以看出，相位累加器在每一個時鐘脈沖輸入時，把頻率控制字累加一次，相位累加器輸出的數據就是合成信號的相位，相位累加器的益處頻率就是DDS輸出的信號頻率。用相位累加器輸出的數據作為波形存儲器(ROM)的相位取樣地址，這樣就把存儲在波形存儲器內的波形抽樣值（二進制編碼）經過查表查出，完成相位道幅值轉換。波形存儲器的輸出送到D/A轉換器，D/A轉換器將數字量形式的波形幅值轉換成所需要合成頻率的模擬信號。低通濾波器用濾除不需要的取樣分量，以便輸出頻譜純凈的正弦波信號。D

21、DS在相對帶寬、頻率轉換時間、高分辨力、想問連續性、正交輸出及集成化等一系列性能指標方面遠遠超過了傳統頻率合成技術所能達到的水平，為系統提供了由于模擬信號源的性能：（1）輸出頻率相對帶寬較寬（2）頻率轉換時間短（3）頻率分辨率極高（4）相位變化連續（5）輸出波形的靈活性（6）其他優點：易于集成，低功耗，體積小、重量輕、可靠性高、易于控制。THS4503 是德州公司生產的高性能的全差分放大器。具有卓越的線性度，支持14位的位操作。封裝采用8針的SOIC技術。具有關斷功能。 其體積小，性能好，散熱能力強。 圖8 THS4503 THS4503特點： 全差分結構 帶寬：370 MHz 壓擺率: 28

22、00V/us 輸出共模控制。 寬電源電壓范圍：5V, -5V, 12V,15V.THS4503的應用： 高線性度模擬到數字轉換器前置放大器 無線通信接收器鏈 單端至差分轉換 差分線路驅動器 積極的差分信號濾波4.2 系統硬件框圖圖9 系統硬件圖4.3 主要組成電路分析本系統設計目標主要包括六大部分：激勵電路、線性可變差動變壓器電路、放大整流濾波電路、數據處理電路、位移顯示電路及電源組成題目要求磁棒位移范圍-20mm20mm，差動變壓器位移傳感器的測量范圍通常是磁棒長度的一半，為了得到較大的量程，就要增加鐵芯的長度，但鐵芯的長度越大，其被磁化的不均勻性就越大(螺線管內磁場強度的不均勻性造成)，測

23、量精度越低。為了使差動變壓器位移傳感器有較好的線性度，需滿足：磁棒長度LO 1/2螺線管長度L1，所以磁棒長度取40mm，螺線管長度取80mm。螺線管用漆包線附在牛皮紙上精密纏繞制成，螺線管纏繞完后用LCR數字電橋測試螺線管原線圈、副線圈電感值，反復纏繞、測量，使副線圈S1和副線圈S2的電感值相同，這樣可以得到線性度最好的線圈，可以提高位移傳感器的傳感精度。 激勵電路使用單片機控制AD9851產生100KHz的正弦波。與430單片機接口電路如圖所示，8個輸出口和三個控制口與單片機相連。 AD9851輸出正弦波峰峰值為500mV左右。用OPA228反相器產生一級放大，使輸出峰峰值為1V左右，送入

24、差分運放THS4503. 圖10 DDS與單片機接口電路 為了使差分運放穩定工作，將THS4503的放大倍數設置為1，并根據其典型應用電路配置反饋電阻。THS4503與前級、后級接口電路如圖所示。 圖11 THS4503與前級、后級接口電路為了增強對感性負載的驅動能力，從THS4503出來的兩路差分信號經過兩片AD811進行放大，驅動差動變壓器前級線圈。從差動變壓器次級出來的交流信號同樣經過AD811進行一次放大，以達到足夠大的幅值送給整流二極管進行整流，再經過兩級電容濾波，得到平滑的直流電壓。由于經過整流器出來的兩路電壓信號一路為負，一路為正，而A/D轉換器只能采樣正電壓，于是在輸出負電壓之

25、后采用由通用運放LF353構成的一級反相器進行反相，另一路加一級電壓跟隨器進行阻抗匹配。同時為了消除數字電路對模擬電路的干擾，數字地和模擬地分開，之間用磁珠相連進行處理，達到了較好的抗干擾效果。設計的電路如圖所示。 圖12 差動整流濾波電路電機驅動采用PWM方式控制，MSP430F149通過內部定時器產生PWM信號，通過光耦進行隔離，驅動TIP122大林頓管驅動電機運轉，同時通過兩路繼電器控制電機的正反轉，以達到精確的控制磁棒位移的目的。 圖13 電機驅動電路4.4 總電路圖設計見附錄1和附錄2。5 系統軟件設計軟件設計概述：由MPS430單片機完成，任務包括六個部分組成，1、DDS控制，2、

26、，數據采集3 位移計算，4數據顯示，5鍵盤查詢，6位移電機控制。其中DDS控制在系統初始化中完成，數據采集、位移計算、數據顯示、電機控制安排在時間中斷中進行，中斷為1mS，數據刷新時間是每500mS進行1次。數據采集由TI公司的串行12位ADC 芯片7886完成。位移的計算公式 。數據顯示采用128×64點陣LCD組成，可以多的參數同時顯示。鍵盤查詢設置在主程序中進行，查詢間隔取決于程序循環周期，采取防抖動處理使鍵盤操作靈活可靠。電機控制采用PWM控制轉動速度，輸出頻率64Hz 占空從2到90。5.1 主程序流程圖圖14 主程序流程圖5.2 中斷子程序流程圖 圖15 中斷子程序流程圖

27、5.3 DDS控制軟件設計AD9851內部有 40位寄存器 ,包括 32個存儲頻率控制字的寄存器 , 5個用于存儲相位調制字 ,一個存儲 6倍參考時鐘倍乘器控制位 ,一個存儲使能控制位 ,一個存儲電源休眠功能控制字。寄存器接收數據的方式有并行和串行兩種方式。并行裝載是通過 8位數據總線完成 40 位控制數據的輸入。W _CLK上升沿后 ,完成全部 40位控制字的輸入 ,此時控制 FQ_UD 為上升沿 ,當上升沿到來之時 40位數據會從輸入寄存器寫入頻率和相位控制寄存器 ,更新DD S的輸出頻率和相位 , 同時把地址指針復位到第一個輸入寄存器 W 0。先將 40位控制字寫入單片機 FLA SH

28、中,再利用 P6.3, P6.4控制W _CLK, FQ_UD ,利用并行方式,通過 P4 口將 40位控制字寫入 AD9851的頻率相位寄存器中。DDS信號控制流程圖： 圖16 DDS信號控制流程圖5.4 AD7886 軟件驅動設計 系統上電復位后，主程序開始初始化各個模塊，并顯示界面；然后讀取A/D采樣值，計算VA 、VB、d 值，并根據d值計算實際位移；更新屏幕顯示，判斷按鍵；最后循環執行。 A/D轉換器AD7886的驅動根據其數據手冊提供的時序，進行軟件模擬時序如圖所示。 圖17 AD7886驅動時序圖同時為了消除硬件電路干擾帶來的誤差，在軟件設計上做了分段性擬合及近似的處理。進行軟件

29、濾波，達到了很好的效果。 由于本系統的占用資源較多，程序流程復雜，且涉及到各模式間切換，所以在軟件設計時必須遵循模塊化設計思路，由小到大，編好各個模塊程序，再組合成整個程序。5.5 系統源程序系統程序見附錄3。6 制作位移測量裝置的步驟 直線位移測量的有電阻式、電感式、電容式、振弦式、編碼式、感應同步器式、光柵式、磁柵式、光電式、霍爾效應式、磁敏電阻式、噴射式、激光式、復合式以及光纖式 、硬件調試。7 總結本文對以MSP430F149單片機為核心的位移測量裝置的整體結構、 性能功用及各組成模塊的設計方法都做了較為詳細的研究。利用該單片機設計位移測量儀 ,并采用適當的算法取代傳統電路 ,不僅解決

30、了傳統位移測量儀結構復雜、 穩定性差、 精度不高的弊端,而且性能也有較大提高 ,可實現高精度、 等精度的設計要求。該位移測量儀的硬件電路簡單,容易制作。在設計制作過程中較深入的了解了差動變壓器位移檢測的原理和特性，了解了TI公司新器件THS4053 ADC7886等新器件的使用方法。了解了MPS430系列單片機的特點和基本開發過程通過本次設計，不但使我加深了對電子電路的認識和理解，更加清楚了設計電子電路的方法和步驟，為今后在電子設計方面打下了良好的基礎。同時，通過本次設計，也使我對各種電子元器件有了更進一步的認識和了解，特別是集成電路芯片，對其功能和用途，都有了很大的認識。培養了我們獨立工作設

31、計的能力，這將對我們今后的工作產生巨大的影響。所以，畢業設計對我們來說意義是非常重大的由于本人水平有限，文中難免存在不足之處，敬請各位老師和同學批評指正。參考文獻1 王福瑞等.單片微機測控系統設計大全M.北京航空抗天大學出版社 19992康華光.模擬電子技術基礎(第四版)M.高等教育出版社 20003康華光.數字電子技術基礎(第四版)M.高等教育出版社 20004 劉樂善等.微型計算機接口技術及應用M.華中科技大學出版社 2000 5孫傳友,孫曉斌.感測技術M.電子工業出版社 20056高晉占.微弱信號檢測M.清華大學出版社 20027 徐愛均.智能化測量控制儀表原理與設計M.北京航空航天大學

32、出版社 20028 孫傳友等.測控系統原理與設計M.北京航空航天大學出版社 20029 何立民.單片機應用技術選編M.北京航空航天大學出版社 200010劉豹.現代控制理論M.機械工業出版社 200411陳光東,趙性初.單片微型計算機原理與接口設計M.華中科技大學出版社 199912龔運新.單片機C語言開發 M.清華大學出版社 200613 陳光東 趙性初 .單片微型計算機原理與接口技術. M 武漢：華中科技大學出版社 ,199914 孫俊人等 .新編電子電路大全 . M 北京：中國計量出版社 ,200015 劉樂善等 .微型計算機接口技術及應用M.武漢：華中科技大學出版社 , 200016

33、高玉良,熊俊俏 .電子技術基礎實驗M.武漢：武漢大學出版社, 200217 孫傳友等 . 測控電路及裝置M. 北京：北京航空航天大學出版社 , 200218 李繼燦 .微型計算機技術及應用M.北京：清華大學出版社 , 200319 梁廷貴,王裕琛.現代集成電路實用手冊. M 北京：科學技術文獻出版社 , 2002 20 劉修文 .實用電子電路設計制作300例M. 北京：中國電力出版社 , 2005 21 吳新立 .實用電子技術手冊 . M 北京：機械工業出版社 , 2002 22 沈建華.MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應用. M 北京：清華大學出版社, 2004致 謝本文

34、是在我的指導老師陳曉靜講師的悉心指導下完成的，從論文的選題到最后的定稿都凝聚著陳老師的心血。四年來，學校各位老師高超的學術思想、淵博的學術知識、豐富的學術經驗、嚴謹的治學態度、豁達的為人風格和不斷開拓進取的科學研究風尚都直接、間接和潛移默化地影響著我，使我始終充滿不斷求知求新和拓展學術領域的熱情。在學業即將完成之際，謹向各位恩師表示我最衷心的感謝！除此以外，還要感謝各位同學的熱情幫助和鼓勵，四年的學習生活，我們結下了深厚的友誼。當我在學習生活中遇到一些問題和煩惱時，是他們給予我及時的幫助和熱心的鼓勵，我會加倍珍惜同學之間的這種友誼。我還要深深的感謝支持和鼓勵我的家人，是他們默默的付出，使我能夠

35、無牽掛的學習，我只有更加努力的學習與工作，才能回報他們的關愛。最后，謹向所有關心、幫助和支持過我的老師、同學和家人們表示衷心的感謝！附錄1附錄2附錄33 主要程序（1）主程序#define PWMDIR P2DIR/輸出端口#define PWMOUT P2OUT#define PWM BIT7;/輸出位long crystal=8000000;/振蕩頻率（主時鐘）/-初始化-/void Init_PWMmaker(long frequency,char zkb) PWMDIR|= PWM; TACTL|=TASSEL1+TACLR; CCR0=crystal/frequency;/計算計數值

36、 CCR1=CCR0/100*zkb;/計算占空比 CCTL0|= CCIE;/中斷使能 CCTL1|= CCIE; _EINT(); TACTL|=MC_1;/增計數模式/-中斷處理-/#pragma vector=TIMERA0_VECTOR_interrupt void CCR0int (void) PWMOUT|= PWM;#pragma vector=TIMERA1_VECTOR_interrupt void CCR1int (void) if (TAIV&0x02)/判斷是否為CCR1的中斷 PWMOUT&=PWM; /讀標志位模式 /* if (CCTL1&

37、;CCIFG) num=num; P1OUT=num; CCTL1&=CCIFG; if (TACTL&TAIFG) num=num; P1OUT=num; TACTL&=TAIFG; */（2）AD9851控制程序#include "AD9851.h"/-子程序-/-/ 初始化函數/-void Init_AD9851() /P3.4/.5/.6為DDS端口 DATA_DDR |= DATA;/設置數據輸出口為輸出方向 CTRL_DIR |= FQ_UD + W_CLK + RESET;/P3口的控制位為輸出方向/-/ 計算控制字/ 入口:頻率數組指

38、針 出口:控制字/-unsigned long Control_word_Calculation(unsigned char *fno) unsigned long dds; dds=(*(fno+7)*FF7+ (*(fno+6)*FF6+ (*(fno+5)*FF5+ (*(fno+4)*FF4+ (*(fno+3)*FF3+ (*(fno+2)*FF2+ (*(fno+1)*FF1+ (*fno)*FF0; return dds;/-/ 拆分函數/-void AD9851_word_break(void) DDS_Word_81=AD9851_word_32>>24&

39、0x000000FF;/最前8位控制字 DDS_Word_82=AD9851_word_32>>16&0x000000FF; DDS_Word_83=AD9851_word_32>>8&0x000000FF; DDS_Word_84=AD9851_word_32&0x000000FF;/最后8位控制字 /-/ 延時函數/-void delay_9851(void) int i; for(i=0;i<200;i+);/-/ AD9851控制函數/-void Write_AD9851(unsigned char data5)/連續發送5字節數據

40、到AD9851 unsigned char i; CTRL_OUT&=W_CLK;/W_CLK=0 CTRL_OUT&=FQ_UD;/FQ_UD=0 for(i=0;i<5;i+) DATA_PORT=datai; /上升沿寫入數據 CTRL_OUT&=W_CLK;/W_CLK=0 CTRL_OUT|=W_CLK;/W_CLK=1 CTRL_OUT&=FQ_UD;/FQ_UD=0執行轉換 CTRL_OUT|=FQ_UD;/FQ_UD=1/-/ 初始化復位函數/-void RSET_AD9851(void) CTRL_OUT&=RESET;/RESE

41、T=0 CTRL_OUT|=RESET;/RESET=1 delay_9851();delay_9851();delay_9851();delay_9851(); CTRL_OUT&=RESET;/RESET=0 delay_9851();delay_9851();delay_9851();delay_9851(); Write_AD9851(DDS_Word_0);/清空寄存器 Write_AD9851(DDS_Word_0);/清空寄存器（3）AD7886控制程序#define AD7886OUT P3OUT#define AD7886DIR P3DIR#define AD7886

42、SEL P3SEL#define AD7886IN P3IN#define CLK0 BIT0#define DAT0 BIT1#define CSS0 BIT2#define CLK1 BIT3#define DAT1 BIT4#define CSS1 BIT5int dataA,dataB,dAa,dBa,dA20,dB20;/AD7886接收的數據long subA,subB;float VA,VB,d;char disA5,disB5,disd5,dism4;char direction=0,move;#define Num_of_Results 4static unsigned in

43、t A0resultsNum_of_Results; / These need to be global instatic unsigned int A1resultsNum_of_Results; / this example. Otherwise, the/-雙AD7886采樣-/void AD7886_R(char j) char i; AD7886OUT |= CLK0 + CSS0 + CLK1 + CSS1;/CLK=1,CSS=1 AD7886DIR |= CLK0 + CSS0 + CLK1 + CSS1;/輸出 AD7886DIR &=(DAT0 + DAT1);/輸

44、入 AD7886SEL = 0; AD7886OUT &=(CSS0 + CSS1);/CSS=0 dataB=0;dataA=0; for(i=0;i<15;i+) dataB=dataB<<1;/左移 dataA=dataA<<1; AD7886OUT &=(CLK0 + CLK1);/CLK=0 if (AD7886IN&DAT0) dataA |= BIT0;/末位置1 else dataA &=BIT0;/末位置0 if (AD7886IN&DAT1) dataB |= BIT0;/末位置1 else dataB

45、&=BIT0;/末位置0 AD7886OUT |= CLK0 + CLK1; AD7886OUT |= CSS0 + CSS1; dAj=dataA;dBj=dataB;/-數據處理及顯示-/void dispose_display() /數據處理 VA=dAa*3.310/4096; disA4=(char)(VA); disA3=17; disA2=(char)(VA-disA4)*10); disA1=(char)(VA*10-disA4*10-disA2)*10); disA0=(char)(VA*100-disA4*100-disA2*10-disA1)*10); VB=dBa*3.310/4096; disB4=(char)(VB); disB3=17; disB2=(char)(VB-disB4)*10); disB1=(char)(VB*10-disB4*10-disB2)*10); disB0=(char)(VB*100-disB4*100-disB2*10-disB1)*10); if (VA=0&&VB=0) d=0; else d=(VA-VB)/(VA+VB); gotoxy(32,150); if (d>0) d