基于FPGA和单片机的位移测量装置的设计

4 系统软件程序设计

本系统由单片机与FPGA共同控制实现，FPGA主要用于ADC时序的控制以及数据的运算，单片机则用来实现人机的交互。程序采用结构化设计思想，软件采用模块化设计，主程序中调用各子程序，有专门的数据处理子程序、信号发生器子程序、扫描键盘子程序等。除了数据运算和显示外，本系统还附加了自校正功能，即通过比较两路信号的幅值控制电机的正转和反转，最终使铁芯停在参考零的位置。图7为程序流程。

5 系统测试与结果分析
　　5．1 使用仪器及型号

PC机：Intel奔腾D，主频：2．5 G，内存：1 G；伟福仿真机：E51／S；直流稳压稳流电源：SGl733SB3A；双踪数字存储示波器：TEKT-RONLX TDS1002。

　　5．2 测试内容与结果

　　在电路调试的过程中，针对各个模块分别进行调试，调试结果效果不错，调试数据表格省略。进行整机调试时，测 量了A、B、C 3点的信号波形。其中C处的信号波形良好，无失真。A、B 2点的输出的直流信号无纹波抖动，而且数值准确。对于位移测量，实验数据如表l和表2所示。对该位移测量结果进行分析，可以看出位移测量的精度较高，最大误差是0．5 mm，测量范围是-20～20 mm，总体来说，整个系统的完成情况较好。

　　6 结束语

　　该系统测量位移范围扩展到-20～20 mm，实际测量到自制差动变压器的近似线性范围约为-24～24 mm，能够实现较高的精度测量，同时也能够达到不错的动态范围，但线性度不是很好，这主要是受线圈绕制的非理想均匀、对称以及铁芯规格不理想等因素的**，但通过软件校正可大大提高位移测量的精度，而且线性度的稳定性也会有提高。