基于AT89C52单片机的容栅传感器测距系统

根据容栅传感器的检测原理,应用单片机对其输出的串行信号进行处理。设计了一套以AT89C52单片机为核心的容栅传感器测距系统,该系统通过将容栅传感器输出的串行信号转换成并行信号的方法,方便地实现单片机对容栅传感器输出信号的处理。该硬件结构简单,工作可靠,有良好的测量精度和灵敏度。文中阐述了容栅传感器的输出信号与该测距系统的硬件电路构成、工作原理及软件设计方法,并提

20 0 8年

仪表技术与传感器I sr me t T c n q e a d S n o nt u n e h iu n e sr

2 o8 o No 9 .

第 9期

基于 A 8 C 2单片机的容栅传感器测距系统 T95王安敏，王辛立，伟崔(青岛科技大学机电工程学院，山东青岛 266 ) 60 1

摘要：根据容栅传感器的检测原理，应用单片机对其输出的串行信号进行处理。设计了一套以 A 8 C 2单片机为核 T9 5心的客栅传感器测距系统，系统通过将容栅传感器输出的串行信号转换成并行信号的方法，该方便地实现单片机对客栅

传感器输出信号的处理。该硬件结构简单，工作可靠，良好的测量精度和灵敏度。文中阐述了容栅传感器的输出信号有与该测距系统的硬件电路构成、工作原理及软件设计方法，并提出了一些改善系统的建议和方法。关键词：容栅传感器；距；片机测单中图分类号：P 7 T83文献标识码： A文章编号：0 2—14 (0 8 0 0 8 0 10 8 1 20 )9— 0 6— 3

Ca a i v e s r Di a c si g S se Ba e n p ct e s n o s n e Te t y t m s d o i t n AT 9 5 i g e c i ir c mp t r 8 2 S n l— h p M c o o C ueW AN An mi W ANG Xi i C e G— n, n l, UIW i

( ca i l n fc r n uo t nC lg, n d oU vri fSi c Meh nc a Ma uat ea dA tmai ol eQig a n esyo ce e& T cn lg, n d o2 66, hn ) u o e i t n eh o y Qig a 60 1 C ia oAb t a t A c r i g t h e t g p n il f a a i v e s r sn l—h p mir c mp t r su e o p c s in l whc sr c: c o dn t e tsi r cp e o p ct e s n o, ig e c i c o o u e s d t r e s s a, ih o n i c i wa o gwa upu r m a ctv en o .A uto a a iie s ns rdit n e tsig s se b s d n AT8 s o t tfo c pa i es s r i s i fc p ctv e o sa c e tn y

tm a e o 9C5 i l— h p mir c m p t r 2 snge c i c o o u e

w sd sg e o p o e st e s r ls n fo t u r m a a i v e s re sl tr u h t eme h d o a somi gs ra in o a e in d t rc s h e a i a o up t o c p ct e s n o a i h o g h t o f r n f r n e lsg a t i gl f i y, t i l p r l lsg a . h y tm a i l a d a e cr u t g o a u n r cso n e st i a d C l wo k rl b y T i p p r a al in 1 T e s se h s smp e h r w r i i, o d me s r g p e iin a d s n i vt n al r ei l . h s a e e c i i y, a man y d s r e h i a fo t u o c p ct e s n o, e s se Sh r wa ecr u t t es f r e i to t eo ea ig il e c b d te sg l o up t m a a i v e s r t y tm’ a d r i i, o t e d sg meh d,h p r t i n r f i h c h wa n n

p n il d s me a vc s a d me o s o r vn h y tm. i r cp e a o d ie n t d f mp o i g te s s n h i eKe r y wo ds: a a i v e s r; itnc e tn sn l c p m ir c c p ct e s n o d sa e tsig;i ge-hi c o omp t r i ue

1容栅传感器测距原理

变化而导致相位与频率变化的感应信号，随之，接收极也产生随反射极信号变化而变化的感应信号。接收极上的变化信号经过专用集成电路的处理，就可以知道位移的大小。

长容栅传感器由定尺和动尺组成，在定尺和动尺的相对面

上分别印制(刻划 )系列互相绝缘、间隔的金属栅状极或一等片。若将定尺和动尺的栅极面相对放置，间充填电介质，其就形成一对对并联连接的电容 (即容栅 )。根据电场理论并忽略边缘效应，其最大电容量为C￣=n6b m a () 1

式中： n为动尺栅极片数； s为极板间介质的介电常数，

8 s= s;。,g为真空介电常数，。 .8 4×1~; s=80 5 0 s为极板间介质的相对介电常数； 6为极板间距； n为栅极片的长度； b为栅极片的宽度。 容栅数显卡尺动尺和定尺的结构示意图如图 1所示。图中动尺上排列一系列尺寸相同的发射极片用 E表示，公共接收极为 R,定尺上均匀排列着一系列尺寸相同、宽度和间隙各为 4。的反射电极片 M。M:…, z,,电极片间互相电绝缘。动尺和定尺的电极片面相对，行安装。平

屏

图 1容栅传感器结构示意图

2硬件电路组成及原理 2 1 A 8 C 2单片机 . T 9 5所设计的 MC U采用 A 8 C 2单片机，采用 C MO T95它 H S工艺

及高密度、非易失存储技术制造， 8 C 1引脚和指令系统完与 05

当容栅传感器的发射极被加上一个频率和相位严格按照

全兼容，内部所含功能部件如下： 8位 C U;片内振其 1个 P 1个

周期变化的激励电压信号时，根据电容器工作原理，反射极在上将会感应产生与发射极频率及相位相同的电压信号。同理， 在接收极也将得到频率及相位与激励信号相同的感应电压信号。当动栅板相对于定栅板移动时，在反射极上将产生随位移收稿日期：0 7—1 0收修改稿 1期：0 8—0 0 20 1— 9 3 20 4— 8

荡器及时钟电路； k E O 3 1位定时/数器；个特 8 BP R M;个 6 计 2 1殊功能寄存器； 8位并行 IO口， 3 4个/共 2条可编程 VO端线； 1个可编程全双工串行口；中断源。 8个 2 2电平转换电路 .

容栅传感器输出的电容信号经过容栅集成芯片的处理可转化成为数字信号输出。其中输出信号有 4根线，别为电源线分