调入proteus仿真单片机AT89S52中,并设置两个相同同频率输入信号,显示位移如图。
测量未启动时LCD显示
调整参考信号和测量信号频率不同,设置频率差为10khz,仿真显示位移如
图。
测量启动后LCD显示
此时t=2.55s,显示值为L=7.73787 m,根据式(2.9)计算L’=△t*△v*λ*1/2=10k×2.55×632.8×
×0.5=7.9215 m;误差
=L’-L=7.9215-7.73787=0.18363 m。
分析误差存在于程序执行启动判断时,由于频率差和切换数据选择器的时间差导致判断区域的不确定,导致读取的计数值存在一个误差最终导致位移值存在误差。
结论
本系统设计从原理分析、硬件软件设计、仿真到最终实物调试,结果达到了激光干涉测量微位移的要求,自动测量精度达到了10um。但由于作者能力时间有限,光路系统安装要求较高和光学器件昂贵难配置等原因,只对系统光电检测器输出信号以后进行了仿真制作调试。
作者在整个系统设计中,包括前期系统设计的原理分析,硬件电路设计,软件程序流程设计,且在此基础上应用proteus、keil对系统进行硬件仿真和软件开发调试,以及到后期电路板的焊制以及实物调试,通过不断请教导师,查阅资料,网络视频学习等多种途径进行学习思考。过程中遇到各种各样的难点和不解,有各个环节中的问题,也有部分与部分之间存在的问题。如为什么要设计前置放大电路,运放的选择和设计,主运放的放大倍数确定要考虑前置放大的输出电压和后序整形74LS14的阀值电压等等。在实物电路板的焊制和调试中也遇到很多问题,如器件摆放不够优化,焊点大小不齐虚焊多。当载入程序调试时LCD没有反应且一块芯片段时间内发烫,后参照电路图逐步检查发现LCD的背光接地线接到正极,发烫芯片引脚短路等等。
通过完整的设计和制作一个系统,作者看到再简单的理论也要和实际运用相结合且要考虑到实际制作中遇到的一些问题加以改进,多动手,勤思考,多向老师同学交流才能促进进一步提高。
参考文献:
[1]王英凯,安晓东.纳米级位移测量技术研究.应用基础与工程报,2005,(10). [2]孙红兵,莫永新.微弱光电信号检测电路设计.微电子技术,2007,18-156-03 [3]王启华.激光实用测量[M].北京:中国铁道出版社,1989.
[4]詹福如,袁洪永,苏国锋,等.光电探测器微变信号放大电路的设计和分析[J].
光电课程设计
题目 学生姓名 所在班级 学号 联系方式 日期
激光干涉法测量微位移的设计
刘海涛 电科1104班 201011911422 13726928358 2013年 12 月 18 日