论文总字数：29810字

摘 要

本文是研究一种基于单片机的电位器传感器读书仪，电位器是一种常用的机电元件，广泛应用于各类电器和电子设备中。电位器式电阻传感器可将机械的直线位移或角位移输入量转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。它除了用于线位移和角位移测量外，还广泛应用于测量压力、加速度、液位等物理量。电位器式传感器在岩土工程和大坝安全监测领域中有着广泛的应用。 本设计系统由单片机、按键模块、串口通讯模块、显示模块、人机界面模块、电位器式传感器测量模块构成。在此设计系统中，单片机是控制核心，当被测量发生变化时，通过电刷触点在电阻元件上产生移动，该触点与电阻元件间的电阻值就会发生变化，即可实现位移(被测量) 与电阻之间的线性转换，然后将比值传送到单片机上，再通过单片机传送到显示屏上，由显示屏来显示这种比值关系。

关键词：单片机；电位器；比值；传感器；

Abstract

This article is to study a microcontroller based on the potentiometer sensor reading instrument, potentiometer is a commonly used mechanical and electrical components, widely used in various types of electrical and electronic equipment. The potentiometer-type resistance sensor converts the linear or angular displacement input of the machine into a resistor or voltage output that is a function of its function. It is widely used in measuring the pressure, acceleration, liquid level and other physical quantities in addition to line displacement and angular displacement measurement. Potentiometer sensors in the geotechnical engineering and dam safety monitoring has a wide range of applications. The design system consists of single-chip, key module, serial communication module, display module, man-machine interface module, potentiometer sensor measurement module. In this design system, the microcontroller is the control core, when the measurement changes, through the brush contacts on the resistance components to move, the contact between the resistance and resistance elements will change, you can achieve displacement ( Measured) and the resistance between the linear conversion, and then transfer the ratio to the microcontroller, and then sent to the display through the microcontroller, the display to display the ratio of the relationship.

Keywords: Single chip; potentiometer; ratio; sensor;

目 录

摘　　要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 选题背景 1

1.2 国内外的研究现状和发展趋势 1

1.3 课题研究内容 1

1.4 课题研究步骤 2

1.5 本章小结 4

第二章 总体方案设计 5

2.1 概述 5

2.2 系统的设计要求 5

2.3 系统的总体方案及功能 5

2.3.1系统功能的组成 5

2.3.2系统的硬件结构框图 5

2.4系统元器件的选取 8

2.4.1系统控制器的选取 8

2.4.2显示屏的选取 10

2.5设计软件和设计语言的选取 10

2.6本章小结 11

第三章 系统的硬件设计 12

3.1 硬件设计概述 12

3.2系统各个模块的硬件设计 12

3.2.1单片机最小系统 12

3.2.2晶振电路 13

3.2.3测试模块 14

3.2.4电位器式传感器测量模块的设计 15

3.2.5串口通讯模块的设 16

3.2.6按键电路模块的设计 17

3.2.7显示模块的设计 18

3.2.8存储模块 18

3.2.9电源模块的设计 19

3.3本章小结 19

第四章 系统的软件设计 20

4.1 使用软件概述 20

4.2软件设计框图以及主流程图 20

4.3显示模块的软件设计 21

4.4串口通讯模块的设计 22

4.5单片机ADC采集 23

4.6定时器的设计 23

4.7低功耗设计 23

4.8本章小结 23

第五章 软硬件联调与实验结果分析 24

5.1系统的调试 24

5.1.1系统的硬件调试 24

5.1.2系统的软件调试 24

5.2 实验结果分析 24

5.2.1 显示屏显示结果分析 24

5.2.2 PC机显示结果分析 25

第六章 结束语 26

致 谢 27

参考文献 27

附录 28

第一章 引言

1.1 选题背景

电位器是一种常用的机电元件，广泛应用于各类电器和电子设备中。电位器式电阻传感器可将机械的直线位移或角位移输入量转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。它除了用于线位移和角位移测量外，还广泛应用于测量压力、加速度、液位等物理量。电位器式传感器在岩土工程和大坝安全监测领域中有着广泛的应用，如南科院的电位器式位移计、测缝针、应变计等。在大坝施工期中，用于安全监测的传感器随着大坝的施工过程而埋入或投入，方便携带的电位器式传感器读数仪有着广泛的应用，能够测量电位器的电阻比和电阻这两个参数，并对测量数据进行存储，把测量数据传送给PC机等。在安全监测自动化测试系统投入运行后，电位器式传感器读数仪可以对自动化测量模块进行读数校验或后备支持。

电位器式电阻传感器一般由电阻元件、骨架及电刷等组成。电刷相对于电阻元件的运动可以是直线运动、转动或螺旋运动。当被测量发生变化时，通过电刷触点在电阻元件上产生移动，该触点与电阻元件间的电阻值就会发生变化，即可实现位移与电阻之间的线性转换，这就是电位器传感器的工作原理。电阻式传感器是一种应用较早的电参数传感器，它的种类繁多，应用十分广泛，其基本原理是将被测物理量的变化转换成与之有对应关系的电阻值的变化，再经过相应的测量电路后，反映出被测量的变化。电位式传感器结构简单、线性和稳定性较好，与相应的测量电路可组成测力、测压、称重、测位移、测加速度、测扭矩、测温度等检测系统，已成为生产过程检测及实现生产自动化不可缺少的手段之一[4]。

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