论文总字数：35442字

摘 要

电位器式传感器是指采用电位器作为输出装置的一种传感器。电位器的作用是将膜盒组件在被测压力作用下所产生的机械式线位移转换为角位移,并最终以电压信号输出,通过解算被测压力与电压的对应关系精确测量压力值。

本设计核心是用模数转换芯片测量五线制电位器的总电阻值及中间抽头的电阻值。本电位器式传感器读数仪具有体积小、读数精准、存储量大等特点，适合日常的测量电阻的角位移，电阻比所用。

本课题通过使用电位器式传感器对大坝进行安全监控，将使用美国德州仪器公司出产的MSP430系列单片机中的新型号G2553实现电位器数据采集，处理以及显示等功能,能够测量差动电阻式仪器的电阻比和电阻和这两个参数，并且可以对测量所得的数据存储起来。

关键词：传感器；测量仪器；单片机

ABSTRACT

A potential sensor is a sensor that uses a potential device as an output device. The function of the potentialr is to convert the mechanical line displacement generated by the membrane box assembly under the measured pressure into angular displacement, and finally to accurately measure the pressure value by solving the corresponding relationship between the measured pressure and the voltage.

The core of this design is to measure the total resistance value of the five-wire potential generator and the resistance value of the intermediate tap by the AD7708 of the die-to-digital conversion chip. This potential sensor reader has the characteristics of small size, accurate reading and large storage, which is suitable for daily measurement.

This topic through the use of potentiometer type sensor in dam safety monitoring, this article will use the MSP430 series microcontroller American TI company produced in thenew G2553 potentiometer data acquisition, processing and display, etc.it can measure resistance and the ratio of resistance of the differential resistance apparatus and the two parameters. And the data can be stored on the measured.

Keywords: sensors; measuring instruments; microcontrollers

目 录

摘 要 III

ABSTRACT IV

第一章 绪 论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2本课题研究内容 1

1.3 本章小结 2

第二章 系统的总体设计方案 2

2.1 智能读数仪系统原理 及研制 思想 2

2.2 可行性分析 3

2.3 系统整体方案设计 3

2.4 本章小结 4

第三章电位器式传感器 4

3.1 电位器式传感器简介 4

3.1.1线性传感器 4

3.1.2滑线电阻式土位移计 6

3.2 本章小结 7

第四章硬件电路和软件电路设计 8

4.1硬件总体设计 8

4.2 单片机系统 9

4.3最小系统及外设 10

4.3.1单片机最小系统 10

4.4 按键电路 11

4.5硬件设备 13

4.6软件流图 16

4.6.1 系统软件设计总体框图 16

4.6.2 主程序设计 16

4.6.3 液晶显示模块 18

4.6.4 时钟模块 18

4.7本章小结 19

第五章 总结与展望 20

5.1 课题总结 20

5.2 课题展望 20

致 谢 21

参考文献（ References ） 22

附录： 23

第一章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

电位器式传感器智能读数仪主要应用在岩土工程，水坝，桥梁等的安全。而这些是国民经济的必要组成部分，对国家的长期发展，和提高人们的生活水平起着重大的作用。如三峡大坝、葛洲坝，三门龙羊峡 小浪底等。因为水利建筑设施的工期还是较长的，可是施工期的仪器观察一直由人工观测，因此，研发出一种从施工工期开始就能进行自动化检测的智能仪表是非常有必要的。而且水电工程和其他工程差不多，都会有一个建成和使用、然后渐趋老化，最终消亡的周期。在工程中使用的工程时间增长数量的增加，工程事故会增加潜在的风险，为项目的正常运行的有力保障。电气测量仪器用于坝体应力观测，以及要重视工程结构安全监控的自动化、智能化和网络化。电位器式传感器几乎是岩土工程中埋于大坝和桥梁等建筑物并且能够长期输出可靠数据的唯一传感器了。这中传感器结构简单，长期稳定性好，精度分辨力高，输出为频率信号，可以直接接在微机口的，还可以接长电缆，适用于远距离传输，非常适合用于远距离检测。读数器作为一种工控器件广泛用于工业传感器的连接使用当中。无论是 2 线制传感器还是 3 线，4 线乃至 5 线制传感器皆需要通过读数来进行调试，连接。现今无论国内或者国外，均有比较成熟，精准的读数器解决方案。多数设备采用差阻式读数方案。价格在千元到万元不等。多数在读数精度上做竞争，即精度越高，设备价格越高。但大多数设备的体积均比较大。在电子设备日益小型化、微型化的今天，较大体积的读数器虽然精准，却不方便携带，给使用人员带来不便。本文则旨在研究出一款体型微小便于携带的简易读数器。

1.2本课题研究内容

本文旨在使用科学的研究方法系统的研究方案可行性，针对暴漏出的问题进行修改，并反复试验调整的科学研究方法。首先应该进行理论验证，主要验证控制单元的选取是否科学，能否满足本次设计的需要。再次验证，其外围电路的准确性与复杂性，能否满足小型化，微型化的标准。

本文运用理论设计，软件仿真，硬件实现等科学实验方法，在完成实验的过程中，发现问题，解决问题，提出问题。使文章在解决实际问题中具有一定的实践意义。本课题主要用CCS 或 IAR 编写系统的基本功能模块的源程序，能完成 RTC 的设置、内存的校验、读数仪温度测量、LCD 基本显示程序等。

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