图2.2平行极板电容器

当被测量的变化使式中d、S或εr 任意参数发生改变时，电容量Ct就会随之改变。上述等式是在平行板的面积无限大，忽略边缘电场和其他干扰的条件下产生的，然而在实际情况中，电容量Ct只有几皮法，且容易受到边缘电场和其他寄生电容的影响。为了消除和减少这些影响，并综合成本及性能的考虑，利用软件计算仿真,，对传感器的结构进行严格对比，通过实验比较，最终选择了圆筒平板型电容式传感器。文献综述

图2.3变量间的转换关系原理图

 位移是通过电容式位移传感器测量的，传感器把位移转换为电容变化后，然后通过一定的测量电路转换为电信号输出，其变量间的转换关系原理如图2.3所示。将电容量转换成电量的电路称作电容式位移传感器的转换电路。图2.3中的测量电路就是此电路。目前较常采用的有电桥电路、调频电路、脉冲调宽电路和运算放大器式电路等，本设计采用了电桥电路。将电容传感器接入交流电桥作为电桥的一个或两个相邻臂，另外两臂可以是电阻、电容或电感，也可以是变压器的两个次级线圈，图2.4所示的就是电桥电路。在图2.4中，电容C10、C11、C12、VC1构成电桥的四臂，VC1为电容传感器测得的电容量，当VC1改变时，U0≠0，有输出电压。这样就可以把电容量转换为电压值了。

图2.4电桥电路

2.2总体设计方案

本课题的总体方案是对一个位移检测系统的设计并选用Proteus仿真软件来仿真，其中包含对报警模块、数据存储、键盘、显示器、时钟模块、89S52单片机和PC上位机通讯的设计。

该系统采用电容式位移传感器将位移量转换为电容量，通过电桥电路将电容量转换为电压量，再将电压量输入A/D转换器（芯片ADC0832）中转换为数字量，然后输入单片机中进行处理。CPU选用单片机AT89C52，该设备是一款低功耗，高性能CMOS 8位单片机，它也能够扩充少量的外围芯片。存储器采用AT24C系列，该芯片串行EEPROM（带电可擦可编程只读存储器）具有I2C总线接口功能，该芯片为8K串行（EEPROM），其读写速度快、功耗低，有较高性价比。来~自^751论+文.网www.751com.cn/

在串行通信中，我们将使用MAX232芯片，因为检测系统需要微控制器和传感器数据通信，完成对系统的操作和控制。但是，由于单片机的逻辑电平与所用的RS232C规定的逻辑电平是不一致的。因此在这个系统中利用串行中断，使单片机信号电平（TTL电平）通过专用芯片MAX232转换为RS-232C电平。

在数据存储和读取上，将采用的芯片为AT24C1024，欲用的总线控制为I2C总线。

此外，还使用了1602LCD液晶、DS1302时钟芯片、矩阵键盘模块和报警模块电路等。图2.5所示的是系统大致的设计过程。