第由盥隸大拿光電綜合課程設(shè)計報告測量紙張測厚儀的設(shè)計姓名(學(xué)號)：陳嘉偉(200730570201)劉信生(200730570217)黎澄倫(200730570212)沈其治(200730570224)葉偉雄(200730570227)班級：2007級電子科學(xué)與技術(shù)(2)班指導(dǎo)老師：羅霞謝家興趙懿琨張宇日期：2010.12.27?2010.12.31華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院摘要國內(nèi)外測量紙張厚度(或定量)的儀器有接觸式和非接觸兩類，由于接觸式紙張測厚儀會損壞紙張，因此現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中常用非接觸式測厚儀來測量產(chǎn)品的厚度（如鋼板、鋼帶、紙張等）。這類儀表中有利用a射線、B射線、丫射線穿透特性的放射性厚度計；有利用超聲波頻率變化的超聲波厚度計；有利用渦流原理的電渦流厚度計；還有電容式厚度計等。紙張定量是衡量紙張質(zhì)量的主要指標之一。紙的密度一定時，用其厚度或定量來衡量紙張質(zhì)量指標是等效的。有些紙張（如電話電纜紙），生產(chǎn)上要求直接檢測其厚度.在線測量紙張厚度是保證紙張質(zhì)量和實現(xiàn)造紙生產(chǎn)過程自動控制必須解決的重要課題。自1800年F.WHcr~ctwl發(fā)現(xiàn)紅外輻射以來，紅外技術(shù)己在許多領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，但在測量紙張厚度方面的應(yīng)用國內(nèi)外尚未見報道，說明在這方面的應(yīng)用尚有一些理論與技術(shù)實踐問題需要進行探索研究。本文采用了紅外紙張測厚儀，主要論述了紅外紙張測厚儀的理論及個部件的設(shè)計，我們以實驗報告紙為對象研制的紅外紙厚傳感器，配有放大，采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)的信號處理單元，應(yīng)用了AV朦列單片機的運算及控制功能，組成一臺智能型的紅外紙張測厚儀。與口射線定量儀比較，具有價格低，相應(yīng)速度快，較好的穩(wěn)定性，切避免了由于存放在放射性物質(zhì)所引起的問題，最后對該研究結(jié)果及進一步的工作提出了看法。關(guān)鍵詞：光電紙張測厚TOC\o"1-5"\h\z前言4研究目的和意義4研究內(nèi)容4\o"CurrentDocument"設(shè)計原理4設(shè)計原理4探測器原理與設(shè)計7電路處理原理與設(shè)計7總原理框圖7探測電路模塊7單片機處理與AD轉(zhuǎn)換模塊7\o"CurrentDocument"方案比較8方案一——傳統(tǒng)接觸式測厚儀8設(shè)計原理8方案分析9方案二——射式光強位移傳感器測量紙張厚度9設(shè)計原理9方案分析10方案三——光電紙張測厚儀10實物制作10電路元器件10元器件介紹11芯片avrmega16l11集成運放lm358t11字符型液晶顯示屏LCM160211探測器--光電二極管11設(shè)計實物圖12\o"CurrentDocument"5數(shù)據(jù)測試和分析12數(shù)據(jù)測試12數(shù)據(jù)分析16\o"CurrentDocument"6誤差分析167結(jié)論17\o"CurrentDocument"附錄3..研究目的和意義在加深對光電傳感器與單片機的認識，更進一步地掌握光電檢測技術(shù)。同時,在研制紅外紙厚傳感器的過程中，對發(fā)現(xiàn)的一些理論與技術(shù)問題進一步的分析研究。研究內(nèi)容(1)為了減少紙張所含水分吸收紅外的影響，通過多次實驗，選出合適的測量波長小和參考波長認(2)設(shè)計出合適的光路。(3)使用探測器將接收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號(4)電信號通過放大器放大后，進行采樣和A/D轉(zhuǎn)換。(5)通過AVRI片機把測得結(jié)果通過液晶屏顯示出來。2設(shè)計原理2.1設(shè)計原理根據(jù)Beer—LamBert公式，某一波長光線的遁過率與樣品的厚度存在如下關(guān)系：T-aTI=°e(1)式中10和I,分別為射入紙張和透過紙張的紅外光線強度，T為紙張的厚度，a為吸收系數(shù)，吸收系數(shù)與光的波長及紙的材質(zhì)有關(guān)。由于當紅外光源發(fā)生漂移或光路、測量電路發(fā)生漂移時，對【。和I將發(fā)生影響，造成在同一材質(zhì)同一厚度的紙張的情況下，I。與I的比值不同，同時，測量I的值比較困難。因此，運用TOC\o"1-5"\h\z單色光，根據(jù)式(1)研究紙厚傳感器實際上是不可行的。為了解決上述問題，我們采用了雙色光比較法。雙色光比較法是選用兩束不同波長的紅外光，其波長各為'加和仆，由式⑴可得lMJcMexp(-aMT)(2)片」0Rexp(-加(3)式(2)和(3)經(jīng)過數(shù)學(xué)處理后可得_!_Im[mT=、-陽W—in])(4)對一某一材質(zhì)的紙張，'和'”是一個與紙張厚度無關(guān)的定值，1網(wǎng)和也與T無關(guān)，若它們處于同一光路中，則紅外光源或光路的漂移對和hN的比較值不會發(fā)生影響，因此，式(4)可寫成[kT=Kln%+C(5)根據(jù)式(5),測量出％和%的值，就可以求得紙張的厚度T.根據(jù)式(5)設(shè)計紅外紙厚傳感器時，必須注意紙張中所含水分帶來的影響。前面已經(jīng)指出吸收系數(shù)a與紙的材質(zhì)有關(guān)，電話電纜紙的成份主要是纖維素和水，它們對于紅外光的輻射能量都有吸收作用。因此，同一紙張當某一波長的紅外光J°o透過紙張后的I,所含水分不同時，I的值也就不同。如仍用式(1)表示透過率與紙厚T的關(guān)系，則a是一個與水分有關(guān)的量，式(5)中的K,C值也將因紙張所含水分的不同而改變，這將給傳感器的設(shè)計帶來困難。我們研制的雙色光單光路紅外紙厚傳感器的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。紅外光源發(fā)出的光線穿過透鏡后成為平行光，經(jīng)置于調(diào)制盤上的濾光片濾光，得到某一波長的紅外光，照射在紙上，再經(jīng)截次片和光波導(dǎo)，被探測器接收，探測器輸出的電信號進入信號處理單元 圖1長的紅外光，照射在紙上，再經(jīng)截次片和光波導(dǎo)，被探測器接收，探測器輸出的電信號進入信號處理單元 圖11.光源4.濾波片7.光電探測器10.LCD顯示電路2.透鏡5.紙張8.放大電路3.光闌6.光波導(dǎo)9.微機處理電路我們在確定小和溫時，考慮了以下幾個問題：1）卬應(yīng)是紙纖維的特征吸收蜂，應(yīng)是紙纖維不吸收或是吸收較弱的波長。4和?分別稱為測量波長和參考波長。2）為了盡量減小水的紅外吸收帶來的影響，‘加和」既不應(yīng)是水的紅外吸收特征波長H」O,也不宜與％Ct匕較接近，以使式⑵和式（3）中的過乂和小基本上只與纖維素有關(guān)，式（5）中的Kf口CM以近似地認為與水份無關(guān)，再考慮到在線測量紙張厚度時，紙張所含水份是控制在一定的范圍內(nèi)（如電話電纜紙為8?12）o上述處理，可使按式（5）設(shè)計的紙厚傳感器最大限度地減小由于紙張所含水份不同引起的誤差。3）為使光源、光路和探測器在小和飛波長處性能一致，沁和^應(yīng)該比較靠近，同時，由于濾光片一般不可能做刊絕對的單色濾光，因此，若和"R太靠近,雙色光的濾光片特性將發(fā)生重疊而引起誤差。4）峭不宜選得過大，因為小過大將會給光路的設(shè)計增加困難。

探測器原理與設(shè)計探測器是整個裝置的關(guān)鍵器件之一，它的任務(wù)是將接收到的信號【m和八轉(zhuǎn)換成電量。探測器的響應(yīng)時間（馳豫時問）應(yīng)小于％和環(huán)脈沖的寬度，在％/R范圍內(nèi)，它的探測率較高且比較平穩(wěn)，以保證探測器有較大的輸出量和較好的線性度。本裝置中選用的是光電二極管。電路處理原理與設(shè)計總原理框圖mgEMTMfK：X3氏。i-.llEf-OCTA-勒曲b1.l1i3cx.至mgEMTMfK：X3氏。i-.llEf-OCTA-勒曲b1.l1i3cx.至廣4一■MF-；.談1?A烹--圖表1總原理框圖探測電路模塊探測電路這部分通過將光電二極管反接，在光照下將電壓信號輸入到集成運放中進行放大，直接輸送到單片機轉(zhuǎn)換。在放大電路中引入深度負反饋，使得運放的放大倍數(shù)為/ri,通過調(diào)節(jié)Rf和R1的比值控制放大倍數(shù)，使得單片機能夠識別并轉(zhuǎn)換光電信號。如右圖2:單片機處理與AD轉(zhuǎn)換模塊在這個模塊中，采用功能強大的AVRI片機，其內(nèi)部集成AD轉(zhuǎn)換芯片，可

以減少在制作電路板時產(chǎn)生的硬件萬面誤差。AVR單片機采用12Mhz的外部晶振和低電平的復(fù)位電路，利用芯片集成的AD模塊，采用內(nèi)部自帶的電源和基準電壓，使用單通道的10位AD轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換和處理后的數(shù)據(jù)輸送到液晶顯示屏顯示。mVTOADCOJPADI{ADCnPAl1*531!ADC3：J*AiGAUL』譚JUmVTOADCOJPADI{ADCnPAl1*531!ADC3：J*AiGAUL』譚JU-fADCJTAJ■_WC6'iPAdFBIOCK)(ADC'jFA'PLX^tXUl但CLFCXtPDHTXD)(iDA)peiFTOoararn?K)FC2PD3；INTS>PD40013(TDOiPCJPS5OCfiA)rcwqcpj(TOSC：PCSPD7(dlC2)(TO比KS5ETvccX]AVCCQND圖表3單片機處理單元3方案比較方案一一一傳統(tǒng)接觸式測厚儀設(shè)計原理采用機械的壓住方式。如圖2上部觸頭設(shè)計在上游側(cè)和下游側(cè)的二紙導(dǎo)引之問，從下部吸住的基準面加壓，壓在高速移動的紙的表面上。但是用這種方式對造紙的變化出現(xiàn)的下列問題考慮如下：

上室輝技上室輝技圖表4接觸式測量方案分析1）要求最大限度地生產(chǎn)紙，要求紙端邊有效利用，為了不使產(chǎn)品的質(zhì)量降低，必須放松卷繞力。止匕外，進行各種測定時為了減小張力，下側(cè)單元的基準面機械壓入會產(chǎn)生測定不穩(wěn)定現(xiàn)象。2）由于造紙的高速化對新聞紙、薄紙等紙質(zhì)測定過程中會產(chǎn)生穿孔現(xiàn)象。3）由于產(chǎn)品的多樣化，用同一機器造紙的紙厚變化幅度大時會產(chǎn)生超過吸入量的允許范圍。4）接觸式厚度計測定紙厚從定義來講必須夾住住被側(cè)定物，但是要在規(guī)定的接觸壓力（0.055MPa）T央住高速移動的紙，要求不弄破紙，實際是不可能的。方案二一一射式光強位移傳感器測量紙張厚度設(shè)計原理1）通過傳感器接收受到光強隨傳感器探頭到反光面距離的改變而變化，經(jīng)光電變換器件轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷夯螂娏餍盘柡笥呻娐份敵觥Ｔ搩x器受到的電壓為U=f（6，I0,a,e,刀，Z）,①為反光表面的反射率；I0為電源發(fā)光強度；度厚a為光電轉(zhuǎn)換效率；c為電路增益；刀為光路效率；Z為反射面到傳感器探頭端口的距離。假;設(shè)當,,I0,a,c,t],Z一定時，電壓就是Z的函數(shù)。度厚2）該設(shè)計采用浙江大學(xué)儀器系檢測技術(shù)研究所生產(chǎn)的CSY1卵傳感器系統(tǒng)試驗儀圖表5位移傳感器測量原理作為檢測設(shè)備，將①30mnH鋼切成約8mmt的柱體上，上下表面磨平行，拋光，上下表面平行度為0.03mm得到上下表面平行且反射率基本一致的試件，以滿足電壓只是Z的函數(shù)。該試件用作反光面。實驗裝置如右圖：將紙片切片后放到試件于基面之間，則通過接收光強計算傳感器探頭端口間的距離，就可以算出紙Z1.72張的厚度為Zo=一丁。方案分析1）該方案實現(xiàn)測量結(jié)果的前提依賴于其傳感器在線性度、重復(fù)性、滯緩、靈敏度、分辨力、靜態(tài)誤差、穩(wěn)定性、漂移等。因此本方案需采用較為精美的儀器才能夠滿足以上條件，從而使得電壓滿足Z位移的函數(shù)。2）該方案中所用到的試件要求表面磨平、拋光等條件，實驗室較難實現(xiàn)。并且該試件直接壓擠紙張，使紙張發(fā)生形變使得測量結(jié)果產(chǎn)生一定誤差。方案三一一光電紙張測厚儀光照射到物體上將產(chǎn)生透射，通過測量透過紙張后的光強，冉綜合考慮數(shù)學(xué)模型的建立、被測物的厚度及表面光精度等因素，得出紙張的相關(guān)參數(shù)，進而計算出紙張厚度。具體方法如前文所述實物制作電路元器件在舁廳P名稱型號及規(guī)格數(shù)量1單片機ATMEGA16L12液晶顯示屏160213集成運放Lm358t14探測器光電二極管15發(fā)光二極管6電阻1KQ和10KQ7電容22pF和0.1uF8雙排五針插座什95V電壓輸出電源一個10開關(guān)什11電源插座5V1元器件介紹芯片avrmega16l選才?avr作為MCUt理的芯片具有比89c51有如下幾個優(yōu)點：工作電壓范圍為2.7~6.0V，電源抗干擾性能強；片內(nèi)集成16位指令的程序存儲器，總線采用哈佛結(jié)構(gòu)，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開組織和尋址；3)采用CMOS：藝技術(shù)，精簡指令RISC結(jié)構(gòu)，用32個通用工作寄存器代替了累加器，具有較高的MIPS/MHZ勺能力，具有高速度，低功耗，休眠功能，指令執(zhí)行速度可達50ns，4)自帶8路復(fù)用的單端輸入通道的AD轉(zhuǎn)換，具有10位精度，65~260微妙的轉(zhuǎn)換時間，7路差分輸入通道，具有可選的2.56VADC的參考電壓，連續(xù)轉(zhuǎn)換或單次轉(zhuǎn)換模式，ADC專換結(jié)束中斷3.5.2集成運放lm358tLM358P是一塊雙運算放大電路，該電路由兩個獨立的高增益運算放大器組成，具有內(nèi)部頻率補償，該電路可在較寬的電源電壓范圍內(nèi)單電源工作，亦可在雙電源條件下工作，在電路的實際運用中，雙電源正負5V的驅(qū)動電壓，可帶來所需要的輸出電壓寬，具有較高的輸入電阻和較小的輸出電阻，在內(nèi)部頻率補償下，放大輸出的電壓值較穩(wěn)定，輸出電阻若再并聯(lián)一個電阻可以使得輸出的電壓波形更好。3.5.3字符型液晶顯示屏LCM1602LCM就是將液晶顯示器件，連接件，集成電路，pcb線路板，背光源，結(jié)構(gòu)件裝配在一起的部件，由控制器，驅(qū)動器和接口三部分組成，由并或串數(shù)據(jù)裝換電路，16路行驅(qū)動器和16位移位寄存器，40路列驅(qū)動器和40位鎖存器，40位移位寄存器和液晶顯示驅(qū)動信號輸出和液晶顯示驅(qū)動偏壓等組成，單片機與字符型LCD顯示模塊的連接方法分為直接訪問和間接訪問兩種，數(shù)據(jù)傳輸可分為8位和4位兩種3.5.4探測器--光電二極管光電二極管是利用光生伏特效應(yīng)制造的光電敏感器件，在反向電壓的偏置下，光電流會雖光照的變化而變化。光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的，其管芯是一個具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦裕虼斯ぷ鲿r需加上反向電壓。無光照時，有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時光敏二極管截止。當受到光照時，飽和反向漏電流大大增加，形成光電流，它隨入射光強度的變化而變化。當光線照射PN結(jié)時，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強弱來改變電路中的電流。所以不同種類的光敏二極管，具有不同的光電特性和檢測性能，錯光敏二極管與硅光敏二極管相比，錯在紅外光區(qū)域有很大的靈敏度。3.6設(shè)計實物圖圖表6實物設(shè)計電路4數(shù)據(jù)測試和分析數(shù)據(jù)測試表格1輸入電壓與各波長的對應(yīng)的輸出電壓值(nm)輸入電壓($4405305606006605.50.0860.1180.0860.1130.14260.0960.130.0970.1260.1596.50.1050.1420.1080.1370.1470.1130.1540.1170.1480.1877.50.1210.1640.1290.1570.199

80.1270.1750.1310.1660.218.50.1350.1860.1370.1750.22290.140.1950.1390.1820.2299.50.1450.1970.1390.1870.225由圖表可知，為了求得T=K-ln%+C中的K和C值，在試驗設(shè)備有限的情況下可以利用半導(dǎo)體激光器的透過率較高的波長和440nm透過率較低的波長代替由原理圖推薦的紅外波2仙m和2.8仙m來檢測不同電壓下透過紙張的Im和Ic,并且用千分尺測量不同紙張的T值，從而解出K和C值。表格2LED燈輸入電壓（V）與輸出電壓（mV）、輸出電壓（mV）LED輸入電壓（V$紙弓■紙張二紙張三紙張四紙張五4.2821.519.620.322.521.64.3322.420.122.32322.14.3822.520.721.323.622.24.432321.122.624.122.54.4823.621.722.424.622.74.5324.122.123.125.3234.5824.622.623.525.823.24.63252323.426.423.14.6825.523.62426.923.54.7326.1242527.423.74.7826.624.426.127.9244.8324.624.824.528.3254.8827.525.326.128.9264.9327.625.426.328.626.54.9827.625.726.328.526.85.0327.72626.428.626.95.0827.826.326.528.927.2

5.1327.826.526.62827.5表格3激光光源的輸入電壓（V）與輸出電壓（mV）輸出電壓（mV）激光輸入電壓（VX紙計紙張二紙張三紙張四紙張五4.28000.10.10.54.330.70.60.70.99.44.3812.917.319.214.4964.43101.488.8106.1110.7126.74.48191.5173.4196.6123.12334.532712512852222464.582842623033132494.632872653063302514.682872653063302514.732882663073322514.782892673073322514.832892673073322524.882902693093322534.932902693103322534.982902692973332425.032782592923202395.082742532923132375.13272252290312237表格4兩層紙LED燈輸入電壓（V）與輸出電壓（mV）輸出電壓（mV）激光器輸入電壓［%兩層紙長-兩層紙張二兩層紙張三兩層紙張四4.281.421.21.84.335.94.15.75.2

4.380.3470.30.3490.4234.430.6320.8840.6340.6564.481.5231.4091.5241.4234.530.8761.7650.8791.8034.581.9231.812.011.814.631.9381.8221.9591.9654.681.9451.831.9561.9644.731.9481.8321.9481.9634.781.951.8361.951.9644.831.921.8381.921.924.881.9151.8341.9151.915表格5兩層紙激光光源的輸入電壓（V）與輸出電壓（mV）輸出電壓（mV）激光器輸入電壓（WX.兩層紙長-兩層紙張二兩層紙張三兩層紙張四4.285.76.265.94.335.85.85.664.385.85.55.364.435.95.75.56.14.486.16.266.24.536.15.966.34.586.26.26.46.34.636.36.46.46.44.686.37.37.16.64.736.48.17.96.84.786.69.18.67.64.836.79.78.98.14.886.810.29.29.2

表格6千分尺測量出來的不同紙張的厚度值紙弓■紙張二紙張三紙張四紙張五兩層紙弓L兩層紙張二兩層紙張三兩層紙張四888984878616016416116282868286831641611631638188848486160161164162838286858416116016016084838384881611641611638182868586160165162164868386828516016316316384828183821611621611658585828684162164162162紙張厚度（1m數(shù)據(jù)分析圖表7并與千分之一紙厚儀對比，結(jié)果如下圖所示： 由儀器經(jīng)過安裝，調(diào)幽試，根據(jù)T=K?lM%」+C,因為光強跟電壓成正比，只要測得紙張在不同點不同波長下的電壓值，再采用最小二乘法確定K和C,再將K和C置入單片機程圖表7并與千分之一紙厚儀對比，結(jié)果如下圖所示： 由上圖可知，紅外紙張測厚儀測量的最大誤差小于土2.5小田再考慮到千分之一厚度儀精度是土0.5小田則可認為測量最大誤差小于土3.0pm。最后算的K=0.47407608,C=83.71519085。5誤差分析1）從紅外透射雙色光比較法原理可知，我們需要的波長久和％4需要的條件是一個是紙纖維的特征吸收峰，一個是紙纖維不吸收或是吸收較弱的波長，但是由于實驗設(shè)備的問題，我們較難取得這樣特定的紅外波長，所以我們采取了紅外激光器與發(fā)射二極管經(jīng)過濾波后出來的兩種波長，選取這兩種波長可能會引起其他物質(zhì)的吸收，可能會產(chǎn)生誤差；紙張的干燥度和均勻度，如果紙張不夠干燥，兩種透過的波長可能會有一部分被水分吸收，造成實驗數(shù)據(jù)的誤差，均勻度不好的話，會對選擇的波長產(chǎn)生較多或者較少的反射，使得透過紙張的能量不是趨向于線性，引起誤差；實驗操作，實驗不可能達到完全黑暗的環(huán)境，即使用了遮光筒，也難免會有雜散光射入紙張，使得實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的誤差，搭建可見光濾光部分，可見光發(fā)出來的光散射較強，即使增加了透鏡匯聚濾波后產(chǎn)生的光，也會減少發(fā)射出來的光強，這樣的電壓改變使得發(fā)光二極管射進紙張的光強會偏離正比的值；電路板的設(shè)計即使增加了濾波等電路，也有可能會因為電源和放大電路的問題，產(chǎn)生輸出的不穩(wěn)定，使得輸出的值比較隨機送到單片機電路處理會產(chǎn)生少量的誤差；螺旋測微儀，千分尺內(nèi)徑，對紙張厚度的標定，可能在精度上和操作上會產(chǎn)生一定的誤差，這樣用最小二乘法模擬出來的直線帶進了螺旋測微儀測量時產(chǎn)生的誤差，而測出來的數(shù)據(jù)則會帶進螺旋測微儀的誤差；半導(dǎo)體激光器和發(fā)射二極管的使用操作過長，使得發(fā)射出來的光強會隨著溫度的升高，有不同程度的衰弱，衰弱程度的不同會造成透過紙張的光強有不同程度的減小，即使光強取得是多次實驗后所采集的結(jié)果也會造成一定的誤差；由于紙張厚度各部分都不一樣，所含的雜質(zhì)等都有不同程度的差別，而實驗的操作和標定的數(shù)據(jù)都不可能完全對準某一個區(qū)域，這樣也會造成一定的誤差；6結(jié)論測試結(jié)果表明，由上述的光電探測器和單片機處理系統(tǒng)組成的測厚儀能夠測量出紙張的厚度，而且測量結(jié)果具有較高的精度，并且該方案避免了計算紙張對光線的吸收率，從而減小了可能產(chǎn)生的誤差。在這個方案中，選擇兩束紙張吸收最多和吸收最少的光束很重要。在整個設(shè)計中由所用到的儀器限制，處理結(jié)果還有待進一步的提高。致謝感謝指導(dǎo)老師在我們設(shè)計過程中悉心的指導(dǎo)，以及長時間地提供實驗室讓我們有足夠的時間測試數(shù)據(jù)和調(diào)試電路，使得我們的設(shè)計能夠跟上進度。這次設(shè)計能夠按時完成，在此再次感謝指導(dǎo)老師。參考文獻張習(xí)加.2006.激光位移傳感器在紙坯厚度在線檢測中的應(yīng)用.傳感器于微系統(tǒng)，6（1）：77-78俞云濤、張鳴華、馬越.2009.紅外紙張厚度傳感器.浙江大學(xué)學(xué)報.6（1）：15-18植田武志.1992.造紙廠用吸附形兩面接觸式厚度計.國外計量.6（1）5-7TheDesignofMeasuringPaperThicknessAbstract：Domesticandforeignmeasurementpaperthicknesses(orquantitative)instrumenthavecontactandnon-contacttwokinds,becausecontactpaperthicknessmightdamagethepaper,sonowcommonlyusedinindustrialproductionnon-contactthicknessgaugetomeasurethethicknessoftheproducts(suchassteel,stripsteel,paper,etc.).Thiskindofinstrumentincludedtheusealpharays,betarays,gammarayspenetratecharacteristicsofradioactiveHouDuJi;HaveanultrasonicfrequencyvariationofultrasonicHouDuJi;TheprincipleofeddycurrentelectricaleddycurrentHouDuJi;AndcapacitiveHouDuJietc.Paperquantitativelymeasurepaperqualityisoneofthemainindex.Paperwiththedensityofcertainthethicknessorquantitativemeasurepaperqualityindicatorsareequivalent.Somepaper(suchastelephonecablepaper),productionrequirementsdirectlymeasureitsthickness.Onlinemeasurementpaperthicknessistoguaranteethepaperqualityandrealizingpapermakingproductionprocessofautomaticcontrolmustsolveimportantissue.SinceF.W.Hcr~1800yearssinceCTWLfoundinfraredradiation,infraredtechnologyhasinmanyfields,butiswidelyusedinmeasuringpaperthicknessesapplicationathomeandabroad,thathasnotbeenseeninthisrespectreportedtheapplicationoftheoryandpracticehassometechnicalproblemstoberesearched.Thispaperadoptstheinfraredpaperthicknessgauge,mainlydiscussestheinfraredpaperthicknessgaugetheoryandacomponentdesign,wewithexperimentreportpaperastheobjectofresearchofinfraredsensor,paperthickwithamplifier,samplingandfrequency-fieldlinkssuchasthesignalprocessingunit,appliedtheAVRseriesmicrocontrollercomputingandcontrolfunctions,composedaintelligentinfraredpaperthicknessgauge.Withbetaraysquantitativelycomparedwithlowprice,instrument,thecorrespondingfaster,betterstabilityandcutavoidedbecausestoredintheproblemscausedbyradioactivesubstances,finallytheresultsandfurtherresearchworkareputforwardviews.Keywords:photoelectricpaperthickness/**附錄***************************************************Chiptype:ATmega16LProgramtype:ApplicationAVRCoreClockfrequency:4.000000MHzMemorymodel:SmallExternalRAMsize:0DataStacksize:256*****************************************************/#include<mega16.h>#include<math.h>#defineRSPORTD.5#defineRWPORTD.6#defineEPORTD.7//定義液晶屏1062控制端RS,RW,E,flashunsignedcharready[16]={'r','e','a','d','y',0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20};//各狀態(tài)提示flashunsignedcharmeasure[16]={'m','e','a','s','u','r','i','n','g',0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20};flashunsignedcharthe_first_v1[16]={'t','h','e',0x20,'f','i','r','s','t',':','v','1',0x20,0x20,0x20,0x20};flashunsignedcharthe_second_v2[16]={'t','h','e',0x20,'s','e','c','o','n','d',':','v','2',0x20,0x20,0x20};flashunsignedcharthe_thickness[16]={'t','h','e',0x20,'t','h','i','c','k','n','e','s','s',0x20,'i','s'};bitbb;unsignedcharcom[11];unsignedcharnum,aa;unsignedintzhsh,xiaoshu;floattem,tem3,tem1,tem2;//定義浮點型ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲單元tem1,tem2unsignedcharzishu;voiddelayee(unsignedinttime)//延時子程序{unsignedinti,j;for(i=time;i>0;i--)for(j=1000;j>0;j--);}voidwrite_com(unsignedcharcom)//液晶寫命令子程序{//設(shè)置PBC為輸出DDRC=0xff;PORTC=0x00;RS=0;〃寫命令，RS=L,RW=0,E=高脈沖RW=0;PORTC=com;//送命令字E=1;//E高脈沖delayee(5);E=0;DDRC=0x00;//重新定義PBC為輸入PORTC=0x00;}voidinit_lcd(){E=0;PORTD.7=E;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);}//液晶初始化子程序//設(shè)置16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)接口//設(shè)置開顯示，不顯光標//設(shè)置當讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加一//清屏//設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針為第一行首位voidwrite_data(unsignedchardate)//液晶寫數(shù)據(jù)子程序{DDRC=0xff;PORTC=0x00;RS=1;RW=0;PORTC=date;E=1;delayee(5);E=0;DDRC=0x00;PORTC=0x00;}voiddisplay(floattem)字7位{zhsh=(int)tem;tem=tem-zhsh;tem=tem*10000;xiaoshu=(int)tem;com[1]=zhsh/100;zhsh=zhsh%100;//送液晶顯示子程序，其中，整數(shù)取〃寫數(shù)據(jù)，RS=H,RW=0,E=高脈沖//送顯示數(shù)據(jù)//取整數(shù)部分//取小數(shù)部分//將小數(shù)部分變?yōu)檎麛?shù)，取小數(shù)//求整，取出小數(shù)4位//以下是整數(shù)處理//取百位com[2]=zhsh/10;//取十位com[3]=zhsh%10;//取個位3位，小數(shù)取4位，有效數(shù)4位com[5]=xiaoshu/1000;xiaoshu=xiaoshu%1000;com[6]=xiaoshu/100;xiaoshu=xiaoshu%100;com[7]=xiaoshu/10;com[8]=xiaoshu%10;//逐個數(shù)據(jù)送顯示//逐個數(shù)據(jù)送顯示//定點小數(shù)，小數(shù)點設(shè)置//轉(zhuǎn)化為ASCII碼后顯示{if(num==4){write_data(0x2e);num++;}write_data(com[num]+0x30);}voidmain(void)//主函數(shù){DDRA=0x00;//各I/0端口初始化PORTA=0x00;DDRB=0x0