光纤测振仪的设计

摘  要

本毕业设计的内容是光纤测振仪的设计，是利用光纤传感器对振动的幅度值和频率值进行实时测量。光纤测振仪是一种单片机的应用系统，该系统包括光纤传感器、信号调理电路（包括放大电路、交直流转换电路、波形转换电路）和单片机系统（包括ADC0809模数转换电路、键盘电路、LED显示电路以及单片机的复位电路和时钟电路）。

该测振仪的放大电路将光纤传感器输出的微弱模拟信号放大；交直流转换电路将输出的交流信号转换为直流信号；波形转换电路将正弦波信号转换成方波信号以实现对频率的测量；由A/D转换电路将电压模拟信号转换为数字信号，由LED显示出来。

本毕业设计用汇编语言进行编程，实现光纤测振的功能,即对振动振幅和频率的实时测量并显示。

 

关键词：光纤测振仪 单片机 交直流转换 A/D转换器 LED显示

 

目  录

摘  要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章  绪论 1

1.1  课题背景 1

1.2  光纤传感器的简介 2

1.3  光纤传感器的发展及应用 3

1.4  毕业设计任务及意义 3

第2章  光纤测振的基本原理 5

2.1  光纤传感器的结构与分类 5

2.2  光纤测振的基本原理 6

2.2.1  光纤测位移的基本原理 6

2.2.2  光纤测振的基本原理 7

2.2.3  光纤测振仪的特点 8

2.3  光纤传感器安装位置的确定 8

第3章  系统总体设计 9

3.1  系统硬件设计方案 10

3.2  系统软件设计方案 10

3.3  可行性分析及性价比 12

第4章  光纤测振仪的硬件系统设计 13

4.1  概述 13

4.2  传感器的选择 13

4.3  信号调理电路的设计 14

    4.4  交直流转换电路的设计 15

4.4.1  有效值检测电路AD536的作用 15

4.4.2  AD536辅助电路的设计 16

4.5  单片机及其外围电路的设计 15

4.5.1  单片机的选择 17

4.5.2  时钟电路的设计 20

4.5.3  复位电路的设计 21

4.6  数据采集电路的设计 22

4.7  键盘电路的设计 23

4.8  显示电路的设计 24

4.9  报警电路的设计 26

第5章  光纤测振仪的软件系统设计 27

5.1  概述 27

5.2  监控子程序的设计 28

5.3  键盘扫描子程序的设计 29

5.3.1  线路反转法原理 29

5.3.2  键盘扫描子程序 30

5.4  数据采集子程序的设计 31

5.5  测频子程序的设计 32

5.6  数据处理子程序的设计 34

5.6.1  定点数除法 34

5.6.2  二进制码到BCD码的转换 34                                             

5.7  显示子程序的设计 36

5.8  报警子程序的设计 36

第6章  系统调试与分析 38

6.1  光纤测振仪软件系统调试 38

6.2  光纤测振仪硬件系统调试 39

6.3  光纤测振仪系统联调 40

6.4  系统调试故障及原因分析 41

结  论 42

致  谢 43

参考文献 44

附录1  光纤测振仪硬件电路原理图 45

附录2  光纤测振仪软件程序清单 46

附录3  光纤测振仪元器件清单 63