时栅位移传感器采用“用时间测量空间”的“时空坐标转换”的测量理论，不需要精密机械刻线就能实现精密位移测量，因而越来越多的应用在数控机床和其他精密位移测量领域，逐渐从理论实验阶段向市场化、商业化发展。但是由于时栅信号处理系统采用模块化的结构设计，驱动电源、信号采集与处理、数据处理与误差补偿等各部分分别由不同的处理器芯片来完成，随着时栅传感器的广泛应用，其不足之处日益显现：一是各模块使用不同芯片，使得生产成本偏高、程序下载繁琐；二是需要设计不同种类电源为各芯片进行供电，电源设计复杂；三是分离式的设计使得处理系统体积偏大，不利用集成化应用。基于以上信号处理系统的不足，提出一种基于单片微控制器的时栅位移传感器集成化信号处理系统，将时栅信号的激励信号发生、感应信号处理与采集、数据处理与误差补偿集中在一片芯片中完成，提高信号处理的集成化、简化生产工艺、降低生产成本。通过对时栅传感器信号处理系统性能要求以及市场上各种微控制处理能力的综合分析，本设计选用ST公司推出的基于Cortex-M4内核的STM32F4VGT微控制器作为主控芯片，采用数字频率直接合成（DDS）技术进行激励源的设计，利用芯片“输入捕获”功能来完成感应信号的采集，由芯片集成的FPU和DSP指令集进行数据处理和算法实现，采用多测头法进行测量误差分离，并采用傅氏级数谐波修正技术实现误差修正，实现了单芯片处理的时栅传感器信号处理系统的设计。