基于51单片机和FPGA的位移测量装置的设计

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    位移传感器广泛应用于工业和控制领域，如过程检测、物理测量和自动控制等。由于其测量精度不高，往往满足不了社会需求，也限制了传感器的应用。因此，这里设计了一套基于单片机和FPGA的位移测量装置，能够实现较高的精度测量，同时也能够达到较高的线性度，能够在各种恶劣环境下替代人工工作，实现较高精度的测量，并具有一定的实用价值。1 整体设计方案及实现框图    系统整体实现框图如图1所示，由信号产生部分、差分放大部分、变压器耦合部分、信号处理部分、数据采样部分和处理及显示部分组成。利用DDS技术产生的信号经THS4503的差分放大之后送入差动变压器，差动变压器输出的信号经放大、整流以及滤波处理之后送入MAXl97采样，采样得到的数据经处理单元处理后在LCD上显示测得的位移量。

2 理论分析与计算2．1 DDS信号产生理论分析    在系统时钟频率和相位累加器位数一定的情况下，输出波形频率由频率控制字决定。设M为所设计的相位累加器的位数，N为频率控制字，则DDS系统输出信号的频率为   

    实验中，激励信号的频率是100 kHz，采用的时钟频率是40 MHz，频率控制字是24位，相位累加器的位数是29位。然后经过D／A转换器，输出的信号经一个截止频率是150 kHz的有源低通滤波器输出，得到稳定、连续平滑的波形。