基于单片机与LVDT的精确位移测量系统

"该文档是华中科技大学一个项目关于位移测量装置的详细介绍，由尹仕肖老师指导，参赛队员包括杨康、肖伟华和龚德。该系统基于单片机技术，采用线性可变差动变压器（LVDT）作为传感器，实现了精确的位移测量。系统设计包含多个关键模块，如正弦波信号发生器、差分放大电路、差动变压器、整流滤波以及模数转换等。通过DDS芯片生成的正弦波信号，经过差分放大后作用于LVDT，通过改变磁棒位置来改变次级线圈的输出电压，进而通过单片机处理得到位移值。此外，系统还包括电机驱动部分，允许单片机控制直流电机驱动磁棒移动到特定位移，实现了精确的定位。系统还配备键盘输入预定位移值和LCD液晶屏显示，提供友好的人机交互界面。关键词涉及位移测量、线性可变差动变压器和单片机。" 本文档详细介绍了位移测量装置的设计与实现，其核心在于结合了微控制器和线性可变差动变压器（LVDT）的技术。LVDT是一种传感器，能够将机械位移转换为电信号，尤其适用于非接触式的精确位移测量。在该系统中，DDS（直接数字频率合成）芯片用于生成高精度的正弦波信号，这个信号经过差分放大后被送入LVDT。LVDT的工作原理基于电磁感应，当磁棒在变压器线圈中移动时，会改变磁通量，从而改变次级线圈的电压输出。这一变化的电压经过整流滤波（真有效值转换）处理后，由单片机进行数字化处理，计算出对应的位移值。 系统的另一亮点是集成了电机驱动功能，通过单片机对直流电机的控制，可以精确地驱动磁棒移动到预设的位移位置。这不仅提高了测量的精度，也增强了系统的实用性。此外，用户可以通过键盘输入期望的位移值，并在LCD液晶显示屏上查看当前状态，这样的设计大大提升了用户的操作体验。 总结来说，这个位移测量装置利用了先进的微电子技术和传感器技术，构建了一个结构简洁、精度高的测量系统。它不仅包含了硬件电路设计，如信号产生、放大、转换等模块，还融合了软件控制策略，如单片机编程和电机控制算法，体现了理论与实践的紧密结合，是电工电子科技创新的一个典型实例。