基于ARM和PSD的微小位移测量系统的设计

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1、武汉理工人学硕士学位论文摘要随着电子技术的快速发展，嵌入式系统已经成为热点。嵌入式系统大量应用在自动控制、工业设备和家用电器当中。当前应用的产品常以嵌入式处理器的形式出现，常用的如PDA、交换机、路由器等。嵌入式的广泛应用大大提高了人们的生活水平。位置敏感探测器(PositionSensibleDetector)是一种基于半导体PN结横向光电效应的光电器件。它具有分辨率高、响应速度快、信号处理电路相对简单等优点。我们经常将PSD应用在与位置、距离、位移、角度的微小测量有关的场合。本文选用了一维PSD作为系统的探测器，结合嵌入式技术，将PSD

2、应用于微小位移测量，实现了对微小位移的检测。本系统以PSD、ARM、PC机为核心完成了对位移测量系统的设计。以PSD为核心实现了对信号的转换，利用PSD结合光学三角测量法将位移信号转换成电压信号，然后对电压信号进行放大、滤波等处理之后交由A／D器件进行模数转换。以ARM为核心，主要实现了对数据的处理，存储和通信等功能。将取得的数字量信号通过特定的软件程序编程得到位移信号。以PC机为核心，利用VB6．0实现了对实验数据的显示。PC根据得到的值与设定值进行比较，根据这个差值我们可以对系统进行进一步的完善。本文首先分析了位移传感器技术、微处理器A

3、RM和嵌入式操作系统的特点、优势和国内外的研究现状；而后介绍了微小位移测量系统的总体功能、系统的总体硬件框架；简单叙述了位置敏感探测器PSD的原理和结构，介绍了将PSD应用于位移测量的设计过程；在ARM最小系统的硬件平台下，结合PSD实现了整个系统的硬件设计；软件设计上，以uClinux操作系统作为软件平台，利用内核裁剪技术，移植了BOOTLOADER，设计了Linux驱动程序和应用程序；最后在系统进行调试的时候，对系统进行了必要的改进，主要是设计了相应的非线性补偿电路，利用MATLAB对实验数据进行了拟合与分析。通过实验数据表明，基于AR

4、M和PSD的微小位移测量系统具有精度高，响应速度快，并且成本低等优点。关键词：PSD；ARM；内核移植；MATLAB；微小位移测量武汉理工大学硕十学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofelectronic，embeddedsystemhasbecomehotspots．Embeddedsystemhasbeenusedinlarge—scaleapplicationofautomaticcontrolsystem，industrialequipmentandhouseholdappliances．Curr

5、entlyelectronicproductsareoftenusedintheformofembeddedcomputer,suchasPDA，switches，etc．Thewidelyuseofembeddedsystemhasimprovedpeople’Slifegreatly．PSD(PositionSensibleDetector)isadeviceutilizingthelateralphotoelectricaffectthatproducedbythenon—uniformilluminationofarectifyin

6、gsemiconductorjunction．PSDhastheadvantagesofhighresolution，fastresponse，andsimplecircuitry．Thesecharacteristicsmakeitespeciallysuitfortheprecisemeasurementofposition，distance，displaceandangel．UsingPSD，ahighprecisionsmalldisplacementmeasuringsystemisdesignedbaseonembeddedsy

7、steminthispaper．ThedesignusesPSD，ARMandPCtocompletethebasicfunctionsofsmalldisplacementmeasuringsystem．WeusePSDtotranslatethesignal．Firstthemeasuredobject’SdisplacementchangesignalistranslatedtodisplacementsignalthatcanbedetectbythePSD，thenthedisplacementsignalistranslated

8、tovoltagesignalbyopticaltriangulationmeasurementbasedonPSD．Afteramplifyingandfilteringtot