基于ATMEGA128单片机的微位移测量系统

PAGEPAGEI题目：基于ATMEGA128单片机的微位移测量系统内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）基于ATMEGA128单片机的微位移测量系统摘要现今微位移测量在实际生产和生活中应用十分广泛，从冶金行业的轧钢设备，机械行业如注塑、压铸印刷和包装，林木行业的木材加工，工农业的车辆与行走机械，大型建筑在灾害中的微变形，动感游乐模拟系统、医疗设备，到石油、石化、制药、生化、食品加工和污水处理等行业，都会用到微位移测量技术。在近年来，大型水库的岸边，山区公路、铁路边坡有危岩、滑坡、地裂等地质灾害。桥梁、大坝、摩天大楼等大型建筑会发生微变形，微位移量是危险报警的主要监测参数。所以，进行微位移测量尤其重要。本次设计采用电压差动位移传感器（LinearVariableDifferentialTransformer，简称LVDT）采集位移信号，然后AD698与电压差动位移传感器联合使用，将电感式位移传感器输出的交变信号转换成标准的直流信号。通过A/D转换器CS5524采样后，完成模数转换，经过单片机ATMEGA128进行标度变换，显示转换完的数据。最后，经过调试程序，实现了微位移信号的显示。关键词：微位移测量；ATMEGA128；AD698；VFD内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）TheMeasurementsystemofMicro-displacementbasedonATMEGA128MCUAbstractCurrently,themicro-displacementmeasurementintheactualproductionandlivinginawiderangeofapplications.Inrecentyears,Micro-displacementisthemajorriskofalarmmonitoringparameters,suchasBridges,dams,skyscrapersandotherlargeconstructionwilloccurmicro-displacement,micro-deformationandsoon.What’smore,thereservoirbankoflargereservoirs,mountainroads,railwayshavearockslope,landslides,geologicaldisasters.Therefore,itisespeciallyimportanttodevelopmicro-displacementmeasurement,.Thisdesignusesadifferentialvoltagedisplacementtransducer(LVDT)toacquisitethemicro-displacement.then,theAD698voltagedifferentialdisplacementsensorandtheinductivedisplacementsensorjoinedtogethertoconvertsignalsintoDC0~10V.ThroughtheA/DconverterCS5524,adigitaldatawillbedisplayedWhentheanalog-to-digitalconversionfinished.Finally,throughtheprogrammingdebuggingandthehardwaretestingandammending,theacquisiteddatacanbedisplayedafterprocessing.Keywords:Micro-displacementmeasurement;ATMEGA128;AD698;VFD内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）目录摘要 IAbstract II第一章引言 11.1研究背景 11.1.1微位移测量 11.1.2微位移测量系统 11.2总体设计方案 31.3新颖的微位移测量技术 3第二章硬件设计 62.1电源 62.2信号处理模块 62.2.1LVDT 62.2.2AD698 102.3信号处理部分 142.3.1CS5524 142.3.2ATMEGA128 182.4人机接口模块 242.4.1VFD 24第三章软件设计 303.1单片机主程序设计 303.2A/D转换子程序 313.3标度变换 333.4VFD显示子程序 343.5键盘子程序 353.6调试结果 36第四章总结 37参考文献 38附录A硬件原理图 40附录B程序 41致谢 71内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）引言研究背景微位移测量在工业、信息化生产高速发达的今天，从冶金行业的轧钢设备，机械行业如注塑、压铸印刷和包装，林木行业的木材加工，工农业的车辆与行走机械，大型建筑在灾害中的微变形，动感游乐模拟系统，医疗设备；到石油、石化、制药、生化、食品加工和污水处理等行业。都需要进行微位移的测量以帮助生产有序进行和维护公共安全，所以，微位移的测量在当今生产和生活中，应用的十分广泛。现行的微小位移测量大多采用传感器将位移量转换成电量，再通过AD698型处理电路进一步转化成模拟电量，经A/D转换器转换成数字量后，再通过单片机处理最后经LCD显示。微位移的长度测量可分为电学测量技术、光学测量技术和显微镜测量技术等。电学测量技术有电涡流传感器测量技术、电容传感器测量技术等。光学测量法是伴随着激光全息等技术的发展而产生的方法,它具有非接触、材料适应范围广、测量精度高等特点。近二十年来随着电子技术和计算机技术的飞速发展,光学测量技术研究也取得了很多成果并应用到了工业生产领域。按使用的光学原理不同,光学测量技术可分为激光干涉法、光杠杆法、光栅尺测量技术等。显微镜测量技术分为很多种，有扫描隧道显微镜技术、原子力显微镜技术等。微位移测量系统进行微位移测量，就会有相应的微位移测量系统，微位移测量系统一般包括微位移机构、检测装置、控制系统三部分。微位移机构根据工作原理可以分为六大类，概括为：机械传动式微位移机构、弹性变形式微位移机构、受热变形式微位移机构、磁致伸缩微位移机构、电磁型微微移机构、压电陶瓷。现将上述几类微位移机构的特点作一一分析。机械传动式微位移机构在精密机械和仪器中应用广泛。其结构形式比较多，主要有：螺旋机构、杠杆机构、楔块凸轮机构等，以及它们之间的组合机构。机械传动式微位移机构存在间隙、传动误差、摩擦损耗以及爬行现象等，其运动灵敏度、精度很难达到微米级精度，故只适用于中等精度的微位移系统。弹性变形微位移机构分为弹性缩小机构和杠杆式位移缩小机构。弹性缩小机构利用两个弹簧的刚度比进行位移缩小，这种缩小机构的缺点是当微动台承受外力或部分摩擦力时，它将直接成为定位误差的因素，而且对于步进状态的输入位移，容易产生过渡性的振荡。杠杆式位移缩小机构是微动机构中常见的一种形式。其定位精度易受末级杠杆回转支点和着力点的结构、加工精度的影响。电热式微位移机构是利用物体的热膨胀来实现微位移的。这种机构结构简单，操作方便。但由于传动杆与周围介质之间有热交换，影响了位移精度。由于热惯性的存在，不适于高速位移。当隔热不合理时，相邻的零部件由于受热变形，以致影响整机的精度，这些原因限制了它的应用。磁致伸缩微位移机构是利用铁磁材料在磁场的作用下产生微伸长运动来实现微位移的。但由于铁磁材料在磁场的作用下，除产生磁致伸缩外，还伴随着受热伸长，因此其应用受到了限制。电磁铁驱动的微位移机构利用电磁原理，通过控制线圈中的电流大小来控制电磁力的大小，使具有弹性支承的工作台产生精密微位移。它的缺点是电磁铁中始终要通过一定的电流，结果由于电磁铁发热而影响精度。此外，这种机构的位移阶跃响应存在瞬间的振荡，灵敏度高时系统难于稳定。压电陶瓷驱动的柔性支承微位移机构是利用某些晶体的逆压电效应来工作的。它的特点是结构紧凑、体积很小、无机械摩擦、无间隙、具有很高的位移分辨率。使用压电或电致伸缩器件驱动。由于机电耦合效应进行的速度很快，来不及与外界热交换，因此不存在发热问题，同时没有噪声，适用于各种介质环境工作，是一种理想的微位移器。研究压电陶瓷是现在国内微位移测量进行到纳米级别比较合适的方向。总体设计方案总体设计方案如下：整体设计分为四个模块，分别为电源模块、信号采集模块、信号处理模块及人机接口模块。信号采集模块由LVDT和AD698组成，通过LVDT采集位移信号，将微位移的位移量转化为电压量（交流信号），再由AD698读出LVDT的输出电压，并把交流电压信号转化为直流信号，经A/D转换器CS5524转换后把模拟量变为数字量，同时通过单片机ATMEGA128处理，最终显示出要测位移量。其总体结构图如图1.1所示。图1.1微位移测量总体设计框图新颖的微位移测量技术微位移测量系统不仅用在冶金与机械行业中，近年来，大型水库的库岸边坡，山区公路、铁路边坡有危岩、滑坡、地裂等地质灾害。桥梁、大坝、摩天大楼等大型建筑会发生微变形。微位移量是危险报警的主要监测参数。所以，进行微位移测量，尤其重要。现有的微位移监测技术有：在建筑物浇注混凝土时预埋光纤传感器，通过光纤传感器输出信号分析微位移量。例如要测量桥的微位移(微变形)就须修桥时在混凝土中预埋光纤传感器，以便通过检测光纤传感器参数的变化来测量桥的微位移。若要测某库岸或路边滑坡的微位移就较麻烦，须要打洞、放置光纤、灌水泥、再测量。可能的问题是：长期使用中一旦光纤传感器坏在混凝土中，很难修复；在已建成的建筑物或危岩等情况很难埋设光纤；预埋光纤影响混凝土材料的连续性及应力情况。GPS载波相位测量定位。中国南方测绘集团引进了法国这一技术,生产RTK2NGK2500设备[324]。其微位移测量精度达5mm+1ppm×D；D是基准站到待测点的距离。可能的问题是：将RTK2NGK2500用于微位移测量成本很高(进口价格为60万元,国产价格为24万元)，大量使用，花费太大(据专家估计三峡水库库岸、库区需1000多个监测点，此外，其他大型水库、公路、铁路边坡、桥梁、大坝、摩天大楼等需要量也很大)；测绘系统布置复杂,在被测点设立分站,放1台RTK2NGK2500分站设备或在测量点设立基准站，放1台RTK2NGK2500主站设备。主分站之间还要用电台连结；分站架设在被测点(如危岩、滑坡、桥、大坝等),故长期监测供电,还须提供监测人的住所；被测点塌了，分站设备同时也会摔坏。精密大地测量的方法。在被测处放置标尺，在固定处架设经纬仪人工观测。这种方法只能短时测量，不能长期连续观测。这些新颖、先进、实用的微位移和微变形监测方法，克服了现有技术的缺点，研究结果将用于防灾、减灾中。此外，正在运用和研究的测量微小位移的方法有很多：光指针微小位移测量法、基于小波变换的全光纤微位移干涉测量法、高精度电涡流测量法，低温环境下超导体微位移测量法等，都在微位移测量方面起到推进作用。硬件设计电源在微位移设计中，若供电电源的值不稳定，有任何波动，都将影响信号的采集、处理及显示。所以，本次设计采用了一个电源处理电路，为设计中的各个重要模块供电。图2.1电源电路硬件图如图2.1所示，电路插座部分的电压为12V，当电源插座插上时，电源指示灯亮。经过处理的12V电压，变为稳定的5V电源，为A/D转换器、单片机及显示器件供电。器件JP2把5V电压转化成12V电压，在经由JP1转换成-12V的电压，为AD698信号处理芯片提供+12V和-12V的双电源电压。电源部分供电稳定，为后续设计提供了保障。信号处理模块LVDT目前，测量位移的传感器有很多种，如电容传感器、电感传感器、激光传感器及磁致伸缩传感器，而电压差动位移传感器（LinearVariableDifferentialTransformer，简称LVDT）作为电感传感器的一种，因为工作可靠，具有较高的分辨率和灵敏度，价格低廉，所以在许多行业的位移测量系统中得以广泛应用。1、LVDT传感器的原理及特点LVDT位移传感器即直流差动变压器式线性位移传感器。由直流稳压电源供电，其输入量是机械位移，输出与位移成比例的交流电压，其输入信号幅值较大，可直接供记录仪、数字面板表等记录或显示，实现位移的测量或通过放大器后，接入反馈系统，实现位置闭环的自动控制。图2.2灵敏度与电源激励频率的关系曲线LVDT的激励电源频率在20HZ~10kHZ之内，本次设计选择的激励频率选择3.5kHZ，因为，在理想条件下，差动变压器的灵敏度kE正比于电源激励频率f。但由于实际工作中的诸多因素：传感器结构不对称、铁损、磁漏等都对灵敏度产生影响。灵敏度与激励电压频率的关系曲线如图2.2所示，在f从零开始增加的起始段（0A）段，kE随f的增加而增加；如果f再继续增加，导致铜损、涡流损耗、磁滞损耗明显增加，则kE或趋于定值（AB段），或下降（BC段）。当fl<f<fH时，不仅灵敏度具有较大的稳定值，而且传感器输出、输入信号的相位也基本同相（或反相）。而频率过低时，灵敏度会显著降低。LVDT的结构由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成。初级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上，线圈内部有一个可自由移动的杆状衔铁。初级线圈接入适当频率的交流电源U1后，由于互感作用在两个次级线圈中分别产生感应电势U21和U22。图2.3LVDT示意图根据变压器的工作原理，在次级线圈中产生的感应电势分别为：(2.1)(2.2)式中，U1——初级线圈激励电压；M1、M2——初级线圈及次级线圈N1、N2的互感；r1——初级线圈的有效电阻及电感；L1——初级线圈的电感。如果将两个次级线圈反向串接，如图2.3所示，则传感器的输出电压为U2=U21-U22。在一定范围内成V字形特性，如图2.4所示。如果在输出电路中采用相敏解调器，其输出特性就由V字形变为一条正比于铁芯位移的直线。这样不仅能反映铁芯的移动方向，而且能使传感器的零点电压减少到最小。初级线圈由外部参考正弦波信号源激励，当衔铁处于中间位置时，两个次级线圈产生的感应电动势相等，这样输出电压为0；当衔铁在线圈内部移动并偏离中心位置时，两个线圈产生的感应电动势不等，有电压输出，其电压大小取决于位移量的大小。为了提高传感器的灵敏度，改善传感器的线性度、增大传感器的线性范围，设计时将两个线圈反串相接（如图2.3所示）、两个次级线圈的电压极性相反，LVDT输出的电压是两个次级线圈的电压之差，这个输出的电压值与铁心的位移量成线性关系。图2.4随位移变化U2与U21、U22的关系曲线LVDT的特点如下所列：结构简单，工作可靠，寿命长，线性度好，重复性好，性能价格比高，利税率高。精度：最高精度可达0.05%，一般为0.25%、0.5%绝对误差：最高可达1μm重复性：好，最高可达1μm灵敏度：高，一般每mm位移输出为数百mv,最高可达几伏分辩率：高，一般为0.1μm。测量范围：宽，±0.1mm~±500mm甚至更大工作温度范围：大，一般为-55℃~+150℃，可扩展到+传感器或变送器分为三级：商业级：0℃~+70工业级：-20℃~+85军级：-55℃~+125时间常数小，动态特性好，频带宽一般为200HZ(5ms)最高可500HZ(2ms)。毛利率高：可达60%~70%。 LVDT与光栅，磁栅，同步感应器等高精度测长仪器相比有以下几个优点：动态特性好，可用于高速在线检测，进行自动测量，自动控制。光栅、磁栅等测量速度一般为1.5m/s以内，只能用于静态测量。LVDT可在强磁场，大电流、潮湿、粉尘等恶劣环境下使用。可以做成在特殊条件下工作的传感器，如耐高压、高温、耐辐射、全密土封在水下工作。可靠性非常好，能承受冲击达1000g/11ms,振动。体积小，价格低，性能价格比高。AD698AD698是美国AnalogDevices公司生产的单片式线性位移差分变压器(LVDT)信号调理系统。AD698与LVDT配合，能够高精确和高再现性地将LVDT的机械位移转换成单极性或双极性的直流电压。AD698具有所有必不可少的电路功能，只要增加几个外接无源元件来确定激磁频率和增益，就能把LVDT的次级输出信号按比例地转换成直流信号。本次设计采用的就是AD698芯片。1、AD698的特点AD698提供了用单片电路来调理LVDT信号的完整解决方案，它含有内部晶振和参考电压源，只需附加极少量的无源元件就可实现位移的机械变量到直流电压的转换,并且无需校准。其单极性或双极性直流输出电压正比于LVDT的位移变化。AD698能够适用于多个不同类型的LVDT。因为AD698的输入电压、输出电压及频率适应范围都很宽，其电路的优化设计，使得它与任何类型的LVDT配合使用都能获得理想效果。驱动LVDT的激磁信号频率为20Hz～10kHz，它取决于AD698的一个外接电器。AD698的输出电压有效值达24V，能够直接驱动LVDT的初级激磁线圈，LVDT的次级输出电压有效值可以低于100mV。振荡器的幅值随温度变化不会影响电路的整体性能。AD698采用比率译码方案，即通过计算次级电压与初级电压的比率来确定LVDT的位置和方向,无需整定。只要电源不过载,一个AD698可以串联或并联驱动多个LVDT。其激励输出具有热保护功能。在简单的机电伺服回路设计中，可以将AD698作为一个积分环节来处理。2、AD698的工作原理图2.5AD698与LVDT连接的功能框图AD698可由单电源或双电源供电。单电源工作范围为13V～36V，双电源工作范围为±12V～±18V。本次设计采用双电源±12V来供电。AD698的工作温度范围为-40℃～85℃，在工作温度为+65℃时最大功率为AD698是一种完善的、单片集成的差动变压器式信号处理子系统，内部结构框图如图2.5所示。它包括一个低失真的正弦波发生器、功率放大器、两路同步解调通道A和B、比例电路、滤波器和输出放大电路。正弦波振荡电路产生的正弦波频率范围为20Hz～10KHz，幅值范围为2V～24V。总谐波失真的典型值为-50dB。AD698输出的正弦波可直接用于激励传感器的初级线圈，而传感器次级线圈输出的正弦波则可直接作为AD698的输入。AD698对输入信号进行处理，产生一个标定的单极性或双极性直流电压信号。AD698首先驱动LVDT，然后读出LVDT的输出电压并产生一个与磁芯位置成正比的直流电压信号。AD698用一个正弦波函数振荡器和功率放大器来驱动LVDT，并用二个同步解调级来对初级和次级电压进行解码，解码器决定了输出电压与输入驱动电压的比率(A/B)。滤波器和放大器可按比例整输出结果。振荡器中包含一个多谐振荡器，该多谐振荡器产生一个三角波，并驱动正弦波发生器产生一个低失真的正弦波，正弦波的频率和幅值由一个电阻器和一个电容器决定。输出频率在20Hz～10kHz可调，输出有效幅值在2V～24V可调，总谐波失真的典型值是50dB。AD698通过同步解调输入幅值A（次级线圈侧）和一个固定的参考输入B（初级线圈侧或固定输入）。早期解决方案的共同问题是驱动振荡器幅值的任何漂移都会直接导致输出增益的错误。AD698通过计算LVDT输出与输入激励的比率消除了所有的偏移影响，从而避免了这些错误。AD698不同于AD598型的LVDT信号调理器，因为它实现了一个不同的电路传递函数，并且不要求LVDT的次级线圈（A+B）是一个随行程长度而定的常量。AD698的输入包括二个独立的同步解调通道A和B。B通道用来监测驱动LVDT的激励信号，A通道的作用与之相同，但是它的比较器引脚是单独引出来的。因为在LVDT处于零位的时候，A通道可能达到0V，所以A通道解调器通常由初级电压触发。另外，可能还需要一个相位补偿网络给A通道增加一个相位超前或滞后量，以此来补偿LVDT初级对次级的相位偏移。一旦两个通道信号被解调和滤波后，再通过一个除法电路来计算比率A/B，除法器的输出是一个矩形波信号。3、AD698的应用AD698双电源供电时的外围电路如图2.6所示。外部无源元件的参数设置包括激励信号的频率和有效幅值、AD698输入信号的频率和比例因子(V/inch)。另外,还有一些可选择的特性：零位偏移补偿、滤波、信号综合等，这些功能可以通过另外一些外围元器件来实现。外围元器件及其参数大小应适合任何符合AD698输入/输出标准的LVDT。（1）确定激励信号频率为3.5kHz，C1=35μFHz/fEXCITATION=0.01μF。

图2.6AD698双电源供电的外围电路（2）依据激励信号VEXC的电压幅值来决定R1，通常，R1可以调节激励电压的大小，当VEXC≥24V，10Ω≤R1≤100Ω；当12V≤VEXC≤24V时，0.1kΩ≤R1≤1kΩ；5V≤VEXC≤12V时，1kΩ≤R1≤10kΩ；0V≤VEXC≤5V时，10kΩ≤R1≤100kΩ。本设计的R1值为18K。（3）C2、C3决定了AD698的系统频带宽度，原则上，它们的电容值应该相等，即C2=C3=10-4FHz/fSUBSYSTEM=10-4FHz/0.8kHz=0.1μF。（4）R2用来设定AD698的增益和满量程时的输出范围，C4、C5为旁路电容，对输出波形进行滤波。计算R2需要以下相关参数：a.LVDT的敏感度S，它的值可以在生产厂家目录手册中查到，单位是V/V/mile，其物理意义是每英寸的位移每伏特的输入对应的电压输出伏特。b.LVDT的磁芯从零位到满量程的位移d。在S和d确定后，R2的计算公式如下：R2=VOUT/（S×d×500μA）（2.3）其中，VOUT是相对于参考信号的输出。（5）R3、R4可实现正、负输出电压补偿调节。如果不需要补偿调节，R3、R4应被开路。其阻值可由下述公式推算得出：Vos=1.2V×R2×{[1/(R3+2kΩ)-1/(R4+2kΩ)]}（2.4）信号处理部分CS5524本次设计要实现微小位移的测量，需要高精度的A/D转换器来实现，A/D转换器CS5524集信号放大、A/D转换、数字滤波等功能于一体，改变了微弱信号处理的方法，大大减少了信号采样和处理电路元器件的数量。CS5524是一种24位Δ-Σ调制式、4通道模数转换器，内含多路开关、斩波稳定仪表放大器、可编程增益放大器（PGA）、数字滤波器、自校正和系统校正电路等；另外，还集成有一个电荷泵驱动电路，为片内放大器提供负偏置电压。CS5524具有功耗低(5mV)、单/双极性测量量程调节范围大(25mV~5V)和输入电流低（100pA）的优点，它还具有三线串行接口，便于与计算机连接。具有诸多功能。所以，本次设计采用CS5524来完成信号的采集与模数转换。图2.7为CS5524的引脚图。 图2.7CS5524的引脚图CS5524芯片在每次软件复位或硬件复位后都会置为缺省值，在缺省值下,芯片均能正常工作。1、CS5524的主要特点采用Σ-Δ结构；输入动态范围大，共有25mV、55mV、100mV、1V、2.5V、5V等6个单/双极性量程可选；可编程选择通道；每个通道内均带有可读写的系统校验与自校验存储器；功率消耗仅5.5mW。其引脚功能如表2.1所列：表2.1CS5524各引脚名称及功能2、CS5524的片内存储器CS5524的片内存储器主要有命令（command）寄存器、配置（configuration）寄存器、通道设置（CSR）寄存器以及偏移、增益、校验寄存器等。（1）、命令寄存器是一个8位只写寄存器，通过设置该寄存器的相应位（命令字），就可以对其它6个寄存器进行读或写操作，命令寄存器的不同位代表着不同的功能，CS2~CS0为物理通道选择位；CSRP3~CSRP0为逻辑通道选择位；每个物理通道有两个逻辑通道可供选择；R/W为读写选择位；CC2~CC0为校准方式选择位。（2）、配置寄存器是一个24位可读写寄存器，用来设置放大器的斩波频率、执行A/D转换逻辑通道的数目、软件复位以及执行转换方式等。（3）、每个物理通道有一个24位可读写通道设置寄存器，主要用来设置需要A/D转换的物理通道号、量程、输出字速率和信号极性。对通道设置寄存器进行读写操作的命令字分别为是0DH、05H。另外，每个通道有24位可读写的偏移、增益寄存器以对A/D转换数据进行偏移、增益校准的操作控制。3、CS5524的工作过程（1）初始化CS5524的初始化包括上电复位、软件复位、串口初始化三步，完成芯片初始化过程。CS5524上电复位：当CS5524加电时，32.768kHz振荡器开始工作，且芯片内的计数计时器计数结束前，芯片一直保持复位状态，直到在计数2006个时钟振荡周期后，才能确定振荡器完全稳定。在这一计时周期内，串口逻辑复位，配置寄存器的RV位被置‘1’，指示发生了一次有效的复位。复位后，片上寄存器如被设置为以下状态：配置寄存器置000040H，通道设置寄存器置000000H，偏移寄存器置000000H，增益寄存器置400000H，CS5524软件复位：任何时候向配置寄存器RS位写一个逻辑‘1’也可以使系统复位，如配置寄存器的RS位被置位，则表示发生了一次有效的复位。复位后，必须向配置寄存器的RV位写一个逻辑0，以退出复位模式。此时向配置寄存器写的其它命令位均被忽略，将RS位置‘0串口初始化：当软件向串口发初始化命令序列时，串口被初始化为命令模式；串口初始化序列包括15个字节的FFH和一个字节的FFH；写完后转换器处于命令模式，等待一个有效的命令。（2）寄存器的设置芯片初始化完成后，即可通过写命令字来设置寄存器、通道设置寄存器、偏移寄存器、增益寄存器等，以设置A/D转换的工作方式。（3）执行A/D转换完成寄存器设置后，可通过设置A/D转换命令字和校准命令字，来进行不同类型的多通道A/D转换与校准，并从转换结果寄存器FIFO中读取A/D转换结果。4、CS5524的应用CS5524是一种高精度的4通道A/D转换芯片，本次设计采用5V电压为CS5524供电，晶振为32.768kHz。图2.8如图2.8所示，AD698的输出信号经过滤波电路滤除高频信号以后进入A/D转换器，进行模拟量到数字量的转换后经SDO口送入单片机进行处理。单片机的命令通过SDI口输入A/D转换器。ATMEGA1281、ATMEGA128的特点高性能、低功耗的AVR8位微处理器。JTAG接口(与IEEE1149.1标准兼容)。遵循JTAG标准的边界扫描功能。支持扩展的片内调试。通过JTAG接口实现对Flash，EEPROM,熔丝位和锁定位的编程。两个具有独立的预分频器和比较器功能的8位定时/计数器。两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时/计数器。具有独立预分频器的实时时钟计数器。两路8位PWM。6路分辨率可编程（2到16位）的PWM。输出比较调制器。8路10位ADC，8个单端通道，7个差分通道，2个具有可编程增益（1x,10x,或200x）的差分通道。面向字节的两线接口，两个可编程的串行USART。可工作于主机/从机模式的SPI串行接口，具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器，片内模拟比较器。特殊的处理器特点：上电复位以及可编程的掉电检测，片内经过标定的RC振荡器，片内/片外中断源。53个可编程I/O口线，64引脚TQFP与64引脚MLF封装。工作电压：2.7-5.5VATmega128L，4.5-5.5VATmega128。速度等级：0-8MHzATmega128L，0-16MHzATmega128。2、ATMEGA128综述ATMEGA128为基于AVRRISC结构的8位低功耗CMOS微处理器。由于其先进的指令集以及较短单周期指令执行时间短，ATMEGA128的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算术逻辑单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的复杂指令集微处理器高10倍的数据吞吐率。ATMEGA128具有如下特点：128K字节的系统内可编程Flash(具有在写的过程中还可以读的能力，即RWW)、4K字节的EEPROM、4K字节的SRAM、53个通用I/O口线、32个通用工作寄存器、实时时钟RTC、4个灵活的具有比较模式和PWM功能的定时/计数器(T/C)、两个USART、面向字节的两线接口TWI、8通道10位ADC(具有可选的可编程增益)、具有片内振荡器的可编程看门狗定时器、SPI串行端口、与IEEE1149.1规范兼容的JTAG测试接口(此接口同时还可以用于片上调试)，以及六种可以通过软件选择的省电模式。空闲模式时CPU停止工作，而SRAM、T/C、SPI端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作，寄存器的内容则一直保持；省电模式时异步定时器继续运行，以允许用户维持时间基准，器件的其他部分则处于睡眠状态；ADC噪声抑制模式时CPU和所有的I/O模块停止运行，而异步定时器和ADC继续工作，以减少ADC转换时的开关噪声；Standby模式时振荡器工作而其他部分睡眠，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展Standby模式则允许振荡器和异步定时器继续工作。器件是以Atmel的高密度非易失性内存技术生产的。片内ISPFlash可以通过SPI接口、通用编程器，或引导程序多次编程。引导程序可以使用任何接口来下载应用程序到应用Flash存储器。在更新应用Flash存储器时引导Flash区的程序继续运行，实现RWW操作。通过将8位RISCCPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内，ATMEGA128为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的方案。ATMEGA128AVR有整套的开发工具，包括C编译器，宏汇编，程序调试器/仿真器和评估板。3、引脚说明VCC：数字电路的电源。GND：地。端口A(PA7..PA0)：端口A为8位双向I/O口，并具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。复位发生时端口A为三态。图2.9ATMEGA128引脚图端口B(PB7..PB0)：端口B为8位双向I/O口，并具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。复位发生时端口B为三态。端口C(PC7..PC0)：端口C为8位双向I/O口，并具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。复位发生时端口C为三态。端口D(PD7..PD0)：端口D为8位双向I/O口，并具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。复位发生时端口D为三态。端口E(PE7..PE0)：端口E为8位双向I/O口，并具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。复位发生时端口E为三态。端口F(PF7..PF0)：端口F为ADC的模拟输入引脚。如果不作为ADC的模拟输入，端口F可以作为8位双向I/O口，并具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收较大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。复位发生时端口F为三态。如果使用了JTAG接口，则复位发生时引脚PF7(TDI)、PF5(TMS)和PF4(TCK)的上拉电阻使能。端口F也可以作为JTAG接口。端口G(PG4..PG0)：端口G为5位双向I/O口，并具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收较大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。复位发生时端口G为三态。端口G也可以用做其他不同的特殊功能。在ATMEGA103兼容模式下，端口G只能作为外部存储器的所存信号以及32kHz振荡器的输入，并且在复位时这些引脚初始化为PG0=1，PG1=1以及PG2=0。PG3和PG4是振荡器引脚。RESET：复位输入引脚。超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。低于此时间的脉冲不能保证可靠复位。XTAL1：反向振荡器放大器及片内时钟操作电路的输入。XTAL2：反向振荡器放大器的输出。AVCC：AVCC为端口F以及ADC转换器的电源，需要与VCC相连接，即使没有使用ADC也应该如此。使用ADC时应该通过一个低通滤波器与VCC连接。AREF：AREF为ADC的模拟基准输入引脚。PEN：PEN是SPI串行下载的使能引脚。在上电复位时保持PEN为低电平将使器件进入SPI串行下载模式。在正常工作过程中PEN引脚没有其他功能。4、ATMEGA128的应用图2.10单片机最小系统硬件原理图图2.10为ATMEGA128的最小系统。图2.11ATMEGA的外接复位电路图2.12晶振电路单片机的主电路由电源、单片机、复位电路、晶振电路组成，也就是最小系统。在本设计中单片机也采用5V电压为电源。ATMEGA128已经内置了上电复位设计，并且在熔丝位里可以控制复位时的额外时间，故单片机外部的复位线路在上电时可以设置的很简单，拉一只4.7K的电阻到VCC即可。为了可靠，再加上一只0.1μF的电容以消除干扰、杂波。如图2.11所示：D1的作用有两个：作用一是将复位输入的最高电压控制在0.5V左右；另一作用是系统断电时，将R2电阻短路，让C2快速放电，让下一次来电时能产生有效的复位。当单片机在工作时，按下S0开关时，复位引脚变成低电平，触发单片机复位。ATMEGA128的XTAL1和XTAL2的引脚分别是片内震荡器的反向放大器输入、输出端，外部连接一个石英晶体组成系统时钟源，可以得到精确的振荡频率。时钟发生器对振荡脉冲二分频，本设计选取4MHz的晶振，时钟频率就是2MHz。，电容选取30pF。如图2.12所示。人机接口模块VFD1967年,日本的中村正用低能电子发光原理、以ZnO和Zn为发光粉发明了第一只真空荧光显示器件（VacuumFluorescentDisplay，简称VFD）。伊势公司迅速将其商业化,并取得了极大的成功。产品由数码管发展到平板多位数码、文字和符号的复合显示屏、矩阵屏,以及显示图像的视频显示屏；颜色由单一的蓝绿色发展到多色；广泛用于仪器仪表、办公设备和家用电器等,VFD在近几年平板显示市场中占第二位。从发明开始它就有下列优点：（1）、工作电压低，20V左右，每个回路的驱动电流几mA，家电中的IC可以直接驱动。（2）、亮度高，蓝绿色为1000~2000cd/m2，红色和蓝色为几百cd/m2，视角大于160度。（3）、平板结构，体积小，厚度为6~9mm。（4）、显示图案灵活，可以做成笔段和符号的形状，也可以做成点阵显示。真空荧光显示器件（VFD）自诞生以来，已经历了二十多年的发展历程。已从最初的单位数码管发展到目前复杂的笔段、点阵和多色图表显示；它具有发光亮度高、色彩悦目、寿命长、成本低和体积小的特点，已广泛地用于汽车、微波炉、录像机、音响和电子收款机中。VFD与其它的平板显示器件的区别在于：a、有一个用于加热阴极的灯丝加热电路；b、用于加速电子的阳极电路；c、为提高清晰度，阳极分成多重结构，因而其驱动电路有其独特的地方。1、VFD的种类VFD已广泛地用于各种家用电器（特别是录像机和音响）、仪器仪表、办公设备中。为了适应各种用途，开发了大量的产品，有用于数字显示的数码管；可用于数字和字母显示的点阵显示屏；以及适用于图表、图形和图象显示的大矩阵显示屏。下面分别介绍它们的用途和特点。（1）、多位数码管自VFD诞生以来，荧光数码管一直是广为应用的器件，用于台式计算器、电子收款机、电子秤和工业测量设备中。显示模式一般为七划的笔段，有些加有小数点和游标。从1975年开始用于数字钟、收音机、微波炉等，作为时间、调谐等的显示，在阳极板上印上了一些符号，如AM、mA、STERO、FM、Hz、KΩ、℃等,显示的内容也扩大到了数码加符号。后来还用到玩具中，用来显示英文字母，还出现了14段的字符显示管。通常的数码管有两种工作方式：静态驱动和动态驱动方式。前者用于位数比较少的器件，后者用于位数多的。动态扫描将各个数码中相应的笔画连接在一起，实现对笔画的选址，另对各位分别引出的栅极做位选址，这种方式可以减少引线的数量，也减少了驱动电路。例如，一个八位的数码管在静态驱动时，有8*7=56条阳极引线和1条栅极引线，而在动态扫描时只有7条阳极引线和8条栅极引线。（2）、条形显示器这是专门用于模拟显示速度、电平、水位及油量等的显示屏。在阳极板上有一列（或多列）由一条条的横线条组成的发光粉，通过对发光条的选择可显示出一个（或多个）模拟量的大小。从1978年开始用于音响中，作为音量等信息的显示，使单调的声音增添了悦目的光彩，也使显示的信息量大增。这一类显示器的颜色在绿色的基础上成功地增加了红、橙和黄色,可用不同的颜色表示各种数值范围。现在往往是在大型的复合显示器中加上条形显示器，由模拟和数字联合显示。（3）、点阵显示屏随着VFD的用途扩大到文字处理机、工业检测仪器等用微处理器控制的设备中，人们已不满足于VFD固定的笔划显示模式，在1977年推出了由5*7和5*12点矩阵构成的显示屏。这一类屏中有大量的点阵排成一行或多行，可显示一个或多个句子。由于汉字显示的复杂性，需要的点阵较多，又开发了32*32的点阵显示屏。点阵显示屏的驱动都是动态扫描方式的。在三极屏中，阳极负责列方向的选址，栅极负责行方向的选址，阳极有一行一条引线和一行多条引线两种。在后一种方式中，每一点阵的相应点连在一起，一行发光点分别用5条阳极引出。在由M行N列的5*7点阵构成的显示屏中，需要5*7*M条阳极引线和N条栅极引线，而前一种简单矩阵中，有7M条阳极和5N条栅极。（4）、矩阵显示屏点矩阵屏只能显示分立的字符，为了能够显示图表和任意格式的字符，人们又开发了由整个大矩阵构成的显示屏，它可以自由地显示各种信息。除了可以显示数码和图表，也可以显示带有灰度的图象显示屏；多色和彩色的显示器也开始面市。这类显示器的种类较多，栅极有一层（三极）、二层（四极）和三层（五极屏）；大多数产品都是一层栅极的三极屏，其阳极又可分成若干种，其中多重阳极的显示屏也是采取动态扫描驱动。四极屏和五极屏的阳极可以连续，由二层正交放置的栅极完成对矩阵的选址；也可以分割参加选址，这时各电极之间能进行组合译码，减少驱动电路。2、VFD的工作原理和特点典型的VFD是三级结构，由丝状直热式氧化物阴极，网状和丝状栅极和表面涂覆有发光粉的阳极构成。阴极发射的电子在阳极正电位吸引下形成电子流，穿过栅网轰击阳极表面的发光粉发光。VFD中阳极电压低，栅极的电子渗透系数很小，只有栅极上加一正电位时，相对位置的阴极发出的电子才有可能轰击发光粉发光；当栅极加负电压时，电子不能流向阳极，发光被截止，这就是栅极的选址。在字符和复合显示屏中，栅极控制字符的“位”，阳极控制“位”中的各点（或笔段）。

图2.13VFD结构示意图如图2.13所示的矩阵屏中栅极和阳极各控制行和列的一个方向。栅极之间的相互影响（即串扰）与栅极对电子的聚焦能力有关。轰击发光粉的电子穿过粉层到达阳极，以保证发光粉表面电位的稳定（VFD不能象普通CRT一样靠二次电子发射保证发光粉的正电位），要求发光粉有良好的导电性能。电子的穿透深度也只有几十埃，因而要求发光材料的表面有比较好的发光效率、寿命。三极结构的发光亮度L与阳极电压Va、阳极电流密度Ia、发光效率η有如下关系：L=DF*η*Ia*Va（2.5）VFD的电压低，是CRT的1/100，即使在发光效率相当时，要得到相同的亮度也必须要有几百倍的阳极激发电流密度(这是特殊情况时的阳极电流，VFD的占空比DF一般为1/10~1，比CRT高，脉冲电流没这么大的倍数)，因而是一种低压大电流的发光器件。需要能提供较大电流的阴极和能耐受电流轰击的发光材料。3、VFD的驱动方式VFD的驱动包括阴极、栅极和阳极的驱动。如图2.14所示：在大多数的数码管和复合的显示屏中，阳极和栅极的开通电压是相同的，也就是说阳、栅共用一组电源。图2.14VFD驱动电路的构成（1）、静态驱动显示质量的好坏，除显示屏本身有很大关系外，驱动方式和电路也对性能有极大的影响，静态驱动VFD的栅极由一根线引出，加一直流开通电压；所有的笔段和符号都各有一个阳极引线，每一引线有一驱动电路。方式原理简单,但驱动电路多，成本较高，适合显示位数较少的数码和符号显示。（2）、动态驱动动态扫描方式可以减少大量的驱动电路和显示屏的引出线，是目前VFD的主要驱动方式。一般的家用电器的显示屏和点矩阵的字符显示屏都用一片栅极对一个字符(或一组发光点)进行控制，若干片栅极对所有的字符或各组发光点进行扫描；阳极对栅极所控制的发光点或符号进行选址。构成简单矩阵方式的驱动。VFD的驱动电路部分包括了阳极和栅极的驱动器、与输入数据的接口电路、提供栅极和阳极驱动器的电源、阴极加热电源，以及保证栅极截止的阴极偏置电路，这部分电路的设计需要VFD的专门知识，给使用者造成了不便。为了简化电路部分的设计，将接口、电源变换器与VFD设计成一个整体，形成组件。用户要做的只是根据需要的显示内容选择VFD组件，提供合适的直流电源(如+5V或+12V)和数据信号。VFD亮度好，寿命长，色彩丰富，在家用电器和一些仪器仪表应用中有很强的竞争力。但目前，LCD的性能不断改进，OLED也在日趋成熟，因此，对其构成了很大的威胁。VFD厂家迫切需要通过各种攻关和改造，提高产品的性能，以对付来自各方的竞争。软件设计单片机主程序设计本设计采用的是ICCAVR编程环境，ImageCraft的ICCAVR是一种使用符合ANSI标准的C语言来开发微控制器（MCU）程序的一个工具。它有以下几个主要特点：ICCAVR是一个综合了编辑器和工程管理器的集成工作环境（IDE），其可在WINDOWS9X/NT下工作。其源文件全部被组织到工程之中。文件的编辑和工程的构筑也在这个环境中完成编译，错误显示在状态窗口，中并且用鼠标单击编译错误时光标会自动跳转到编辑窗口中引起错误的那一行，这个工程管理器还能直接产生用户希望得到的可以直接使用的INTELHEX格式文件，INTELHEX格式文件可被大多数的编程器所支持用于下载程序到芯片中去。本设计采用模块化设计，把整个系统软件划分成多个功能独立、大小适当的模块。划分模块时明确规定各模块的功能，尽量使每个模块功能单一，各模块的接口信息完备，接口关系统一。根据各模块的功能和接口关系，分别独立设计，在各个程序模块分别进行设计、编制后，最后再将各个程序模块连接成一个完整的程序进行总调试。在软件设计中，进行编程时，先进行初始化，主要设计相关变量，用于各子程序间值的传递，接着进行A/D采样转换，标度化变换，然后将标度化变换后的值送显示器VFD显示，再编译键盘程序，通过键盘，进行操作。延长一段时间后，再进行A/D采样。总体流程图如3.1所示：图3.1设计总流程图A/D转换子程序1、串口初始化在用软件对CS5524进行初始化时，应先向输入口SDI顺序写入15个字节的#0FFH和一个字节的#0FEH。写完后,芯片将被强制工作于命令模式。图3.2为A/D转换程序流程图。2、软件复位对CS5524的软件复位可通过向configuration寄存器的RS位写1(其它位可以置0)来实现。然后在命令模式下再读出configuration寄存器的值(正确复位后,其值为#0000C0h)。需要指出的是：有时CS5524芯片不经过以上两步也可正常工作。但这种状态是不确定的，严重时可能会导致死循环。而且一旦出现死循环，则需要硬件的再次复位。3、开始工作开始工作时,应将configuration寄存器的RS位重新写0并跳出复位状态。图3.2A/D转换程序流程图4、读数读数前，必须先判断SDO脚是否已降为低电平。接着再写8个周期的0来清SDO标志位。5、寄存器的设置在具体应用中，假设需要K个逻辑通道，con2figuration寄存器的深度指针只需写为K–1，而并不是芯片有8个逻辑通道，就必须要将D15～D12置为#0111B。另外，需要写入的CSR寄存器位数取决于configuration寄存器的深度指针。A/D转换器的程序设计与具体芯片的转换时间，系统参数的多少及参数变换的速度有关。一般来讲，如果系统的参数不多，且变换速度比较快，A/D转换器的转换时间比较短，多数采用查询方式。相反，如果系统的参数比较多，变换速度比较慢，所采用的A/D转换器的转换时间比较长，一般可采用中断方式。标度变换单片机控制系统在读入被测模拟信号并转换成数字量后，往往要转换成操作人员所熟悉的模拟值，这是因为被测对象的各种数据的量纲和数值与A/D转换的输入值是不同的。如压力的单位为Pa，流量的单位为m3/h，温度的单位为℃等。所有这些都经过变送器转换成A/D所能接收的0~5V信号，再由A/D转换成数字量。这些数字量并不一定等于原来带有量纲的参数值，它仅仅对应于参数值的大小，故必须把它转换成带有量纲的数值后才能进行运算、显示或打印输出，这种转换就是标度变换标度变换有多种不同的算法，它取决于被测参数的模拟量与转换后的无量纲数字量之间的函数关系。一般而言，输入通道中的放大器、A/D转换器基本是线性的，因此，传感器的输入、输出特性就决定了这个函数关系的不同表达式，同时也就决定了不同的标度变换方法。主要的方法有：线性式变换、非线性变换、多项式变换及查表法。线性变换是最常用的标度变换方式，其前提条件是传感器的输出信号与被测参数之间是线性关系。数字量Nx对应的模拟量Ax的线性标度变换式为AX=（Am-Ao）(Nx-No)/(Nm-No)+Ao(3.1)式中：Ao为一次测量仪表的下限（测量范围最小值）；Am为一次测量仪表的上限（测量范围最大值）；Ax为实际测量值；No为仪表下限所对应的数字量；Nm为仪表上限所对应的数字量；Nx为实际测量值所对应的数字量；式(3.1)为线性标度变换的通用公式。其中Ao、Am、No、Nm对某一个具体的被测参数与输入通道来说都是常数，不同的参数取不同的值。VFD显示子程序由于VFD是外部扩展并行器件，它用A口作为8位数据和低8位地址复用，用C口作为高8位地址。G.B2作为RS，G.B0作为WR，G.B1作为RD。其中：WR,RD在访问外围并行器件时，CPU自动处理；RS就需要编程控制了。由于只有在MCUCR寄存器的SRE位置1时，才允许访问外部并行扩展，此时C口就被占用。因此，每次访问了VFD后就要清除SRE位。图3.3VFD显示流程图除了设置亮度和窗口以外，在每次写入一个字节之前，都要把VFD的SRE位置位，看看此刻VFD是否空闲，如果空闲，则向单片机的PA口写入一个字节，写入后，及时清除SRE位，为下一次的写入做准备。其程序流程图如3.3所示。键盘子程序键盘在单片机应用系统中，实现输入数据、传送命令的功能，是人工干预的主要手段。键盘分两大类：编码键盘和非编码键盘。编码键盘：由硬件逻辑电路完成必要的键识别工作与可靠性措施。每按一次键，键盘自动提供被按键的读书，同时产生一个选通脉冲通知微处理器，一般还具有反弹跳同时按键保护功能。这种键盘易于使用，但硬件比较复杂，对于主机任务繁重之情况，采用8279可编程键盘管理接口芯片构成编码式键盘系统是很实用的方案。图3.4键盘子程序流程图非编码键盘：只简单的提供键盘的行列与矩阵，其他操作如键的识别，决定按键的读数等仅靠软件完成，故硬件较为简单，但占用CPU较多时间。本设计采用独立式键盘。程序流程图如图3.4所示。说明：F：功能键，切换系统功能；选择功能号。由功能号决定在面板上所能进行的操作及VFD显示。功能号由VFD左端第一位显示。表3.1功能键说明功能号功能备注0正常测量按确认键，提示用户当前点测量完成，进行下一点测量1零点标定对2路输入进行零点校准，+、-键切换通道2满度调整1+、-键调整满度值，确认键写满度值到EEPROM+：加号键，设定参数加；-：减号键，设定参数减；<：确认键，确认所设置参数。调试结果理论上利用A/D转换器CS5524，将电压差动传感器LVDT采集的位移信息以数字方式送入单片机ATMEGA128，利用单片机进行标度变换将测量的微位移信号通过VFD真空荧光显示器显示出来，最终实现信号输出与实现。在实际中，运用了单片机内部AD实现AD转换，在显示时用到了LCD，显示出了转换后的值，通过标度变换后能显示位移值。总结通过本次设计的完成，掌握了设计中用到的各种器件如：电压差动位移传感器LVDT、单片式线性位移差分变压器(LVDT)信号调理电路AD698、模/数转换器CS5524、单片机ATMEGA128、真空荧光显示器VFD的主要性能及参数，以及各个器件在微位移测量中所起到的具体作用，在这个基础之上，采用单片式线性位移差分变压器信号调理电路AD698把物理位移量转化为直流电压信号，再输入模数转换器CS5524，经单片机数据处理，标度变换，通过编程，软件调试，利用单片机将测量的位移信号通过VFD显示出来，最终实现信号输出。由于设备等诸多因素的制约，本系统还有许多有待完善之处。在调试中只用到了单片机内部的AD进行数据采集，而没有使用24位CS5524，在显示时用了LCD显示，对CS5524和LCD存在理论上的了解，甚为遗憾，希望以后的工作中会有机会进行实践。参考文献1.杨力生.微位移测量技术的分析[J]，重庆大学学报，2007，136（4）：14-17.2.段中华.AD698在DGC-6PG/A差动电感式传感器中的应用[J]，现代电子技术，2007，24（2）：36-37.3.张务谦.线性可调差分变压器接口芯片AD598[D]，北京航空航天大学，1997.4.廖力清.AD698型LVDT信号调理电路的原理与应用[D]，中南大学，2006.5.赵曦.现代长度测量方法综述[J]，自动化仪表，2007，112（3）：56-60.6.陈伟.基于AD698的半桥式电感位移传感器高灵敏度测量电路设计[J]，现代电子技术，2008，123（5）：39-41.7.刘春梅，冷杰.一种电感式位移传感器的电路系统设计[J]，传感器世界，2008，103（2）：12-15.8.韩鹏宵.线位移差分传感器检测与自监控电路的设计[J]，科学技术与工程，2004，132（1）：10-13.9.龙志军，罗文钦，吴桂清.24位高精度A/D芯片CS5524的应用[J]，国外电子元器件，2001，140（6）：29-30.10.王君勤，马孝义.AD芯片CS5524及应用[J]，电测与仪表，2005，102（2）：20-30.11.王少卿.ATMEGA128在开发应用中应注意的问题[J]，河北工业科技，2004，103（3）：40-60.12.阮世平.真空荧光显示器件及驱动技术[J]，液晶与显示，1996，140（4）：30-40.13.阮世平.高性能真空荧光显示器(VFD)开发和应用[J]，光电子技术，2005，160（5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