傳感器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、傳感器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 V2.0電子對(duì)抗實(shí)驗(yàn)室 目 錄1、傳感器的半橋性能實(shí)驗(yàn)2、傳感器的全橋性能實(shí)驗(yàn)3、差動(dòng)變壓器的特性實(shí)驗(yàn)4、超聲波傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)5、單片機(jī)應(yīng)用6、紅外傳感器的應(yīng)用7、溫濕度檢測(cè)8、綜合實(shí)驗(yàn)9、附件1實(shí)驗(yàn)一 電阻式傳感器的半橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握半橋電路的工作原理和性能。二、實(shí)驗(yàn)所用單元 電阻應(yīng)變式傳感器、調(diào)零電橋、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí),其阻值發(fā)生變化,這就是電阻應(yīng)變效應(yīng),其關(guān)系為:R/R=K, R為電阻絲變化值,K為應(yīng)變靈敏系數(shù), 為電阻絲長(zhǎng)度的相對(duì)變化量L/L。通過(guò)測(cè)量電路將電阻變

2、化轉(zhuǎn)換為電流或電壓輸出。2、電阻應(yīng)變式傳感如圖1-1所示。傳感器的主要部分是下、下兩個(gè)懸臂梁,四個(gè)電阻應(yīng)變片貼在梁的根部,可組成單臂、半橋與全橋電路,最大測(cè)量范圍為±3mm。1一外殼 2-電阻應(yīng)變片 3-測(cè)桿 4- 等截面懸臂梁 5-面板接線圖圖1.1 電阻應(yīng)變式傳感器圖中R1、R2、R3為固定,R為電阻應(yīng)變片。3、將兩個(gè)受力方向不同的應(yīng)變片電阻分別接入電橋的兩個(gè)相鄰橋臂,組成半橋形式的測(cè)量電路,轉(zhuǎn)換電路的輸出靈敏度提高,非線性得到改善。4、實(shí)驗(yàn)電路圖見圖1-1 ,當(dāng)兩個(gè)應(yīng)變片的阻值和應(yīng)變量相同時(shí),半橋輸出電壓Uo=2EK，E為電橋轉(zhuǎn)換系數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架,將電阻應(yīng)變

3、式傳感器置于位移臺(tái)架上,調(diào)節(jié)測(cè)微器使其指示15mm左右。將測(cè)微器裝入位移臺(tái)架上部的開口處,旋轉(zhuǎn)測(cè)微器測(cè)桿使其與電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)桿適度旋緊,然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母使電阻式應(yīng)變傳感器上的兩個(gè)懸梁處于水平狀態(tài),兩個(gè)滾花螺母固定在開口處上下兩側(cè)。2、將實(shí)驗(yàn)箱面板上的±15V和地端,用導(dǎo)線接到差動(dòng)放大器上;將放大器放大倍數(shù)電位器RP1旋鈕(實(shí)驗(yàn)臺(tái)為增益旋鈕)逆時(shí)針旋到終端位置。3、用導(dǎo)線將差動(dòng)放大器的正負(fù)輸入端連接,再將其輸出端接到數(shù)字電壓表的輸入端;按下面板上電壓量程轉(zhuǎn)換開關(guān)的20V檔按鍵(實(shí)驗(yàn)臺(tái)為將電壓量程撥到20V檔);接通電源開關(guān),旋動(dòng)放大器的調(diào)零電位器RP2旋鈕,使電壓表指示向零趨

4、近,然后換到2V量程,旋動(dòng)調(diào)零電位器RP2旋鈕使電壓表指示為零;此后調(diào)零電位器RP2旋鈕不再調(diào)節(jié),根據(jù)實(shí)驗(yàn)適當(dāng)調(diào)節(jié)增益電位器RP1。4、按圖1-2接線,將兩個(gè)受力方向相反的應(yīng)變片接入電橋中。圖1-2電阻式傳感器半橋?qū)嶒?yàn)電路5、調(diào)節(jié)平衡電位器RP,使數(shù)字電壓表指示接近零,然后旋動(dòng)測(cè)微器使電壓表指示為零,此時(shí)測(cè)微器的讀數(shù)視為系統(tǒng)零位。分別上旋和下旋測(cè)微器,每次0.4mm,上下各2mm,將位移量X和對(duì)應(yīng)的輸出電壓值Uo記入下表中。表1-1五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表1-1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),畫出輸入/輸出特性曲線U。=f(X),并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、進(jìn)行半橋測(cè)量時(shí),接入的兩個(gè)應(yīng)變片電阻的受力方向?yàn)槭裁幢?/p>

5、須相反?實(shí)驗(yàn)二 傳感器的全橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆杖珮螂娐返墓ぷ髟砗托阅堋６?、?shí)驗(yàn)所用單元電阻應(yīng)變式傳感器、調(diào)零電橋、差動(dòng)放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí),其阻值發(fā)生變化,這就是電阻應(yīng)變效應(yīng),其關(guān)系為:R/R=K, R為電阻絲變化值,K為應(yīng)變靈敏系數(shù), 為電阻絲長(zhǎng)度的相對(duì)變化量L/L。通過(guò)測(cè)量電路將電阻變化轉(zhuǎn)換為電流或電壓輸出。2、電阻應(yīng)變式傳感如圖1-1所示。傳感器的主要部分是下、下兩個(gè)懸臂梁,四個(gè)電阻應(yīng)變片貼在梁的根部,可組成單臂、半橋與全橋電路,最大測(cè)量范圍為±3mm。3、按圖2-1接線,將四個(gè)應(yīng)變片接入電

6、橋中,注意相鄰橋臂的應(yīng)變片電阻受力方向必須相反。圖2-1電阻式傳感器全橋?qū)嶒?yàn)電路四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架,將電阻應(yīng)變式傳感器置于位移臺(tái)架上,調(diào)節(jié)測(cè)微器使其指示15mm左右。將測(cè)微器裝入位移臺(tái)架上部的開口處,旋轉(zhuǎn)測(cè)微器測(cè)桿使其與電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)桿適度旋緊,然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母使電阻式應(yīng)變傳感器上的兩個(gè)懸梁處于水平狀態(tài),兩個(gè)滾花螺母固定在開口處上下兩側(cè)。2、將實(shí)驗(yàn)箱面板上的±15V和地端,用導(dǎo)線接到差動(dòng)放大器上;將放大器放大倍數(shù)電位器RP1旋鈕(實(shí)驗(yàn)臺(tái)為增益旋鈕)逆時(shí)針旋到終端位置。3、用導(dǎo)線將差動(dòng)放大器的正負(fù)輸入端連接,再將其輸出端接到數(shù)字電壓表的輸入端;按下面板上電壓量程轉(zhuǎn)

7、換開關(guān)的20V檔按鍵(實(shí)驗(yàn)臺(tái)為將電壓量程撥到20V檔);接通電源開關(guān),旋動(dòng)放大器的調(diào)零電位器RP2旋鈕,使電壓表指示向零趨近,然后換到2V量程,旋動(dòng)調(diào)零電位器RP2旋鈕使電壓表指示為零;此后調(diào)零電位器RP2旋鈕不再調(diào)節(jié),根據(jù)實(shí)驗(yàn)適當(dāng)調(diào)節(jié)增益電位器RP1。4、按圖1-2接線,將四個(gè)應(yīng)變片接入電橋中,注意相鄰橋臂的應(yīng)變片電阻受力方向必須相反。5、調(diào)節(jié)平衡電位器RP,使數(shù)字電壓表指示接近零,然后旋動(dòng)測(cè)微器使電壓表指示為零,此時(shí)測(cè)微器的讀數(shù)視為系統(tǒng)零位。分別上旋和下旋測(cè)微器,每次0.4mm,上下各2mm,將位移量X和對(duì)應(yīng)的輸出電壓值Uo記入下表中。 表2-1五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表2-1,畫出輸/輸出特

8、性曲線Uo=f(X),并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、全橋測(cè)量時(shí),四個(gè)應(yīng)變片電阻是否必須全部一樣?實(shí)驗(yàn)三 差動(dòng)變壓器的特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解差動(dòng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握差動(dòng)變壓器及整流電路的工作原理。3、掌握差動(dòng)變壓器的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所用單元電感式傳感器、電感式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板、苴流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、差動(dòng)變壓器由一個(gè)初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈及一個(gè)鐵芯組成,當(dāng)鐵芯移動(dòng)時(shí),由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之問(wèn)的互感發(fā)生變化使次級(jí)線圈的感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生變化,一個(gè)次級(jí)線圈的感應(yīng)電勢(shì)增加,另一個(gè)則減少,將兩個(gè)次級(jí)線圈反向串接,就可以引出差值輸出,其輸出電勢(shì)反

9、映出鐵芯的位移量。2、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路圖如圖2-1所示。圖2-1差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路圖傳感器的兩個(gè)次級(jí)線圈(N2、NO電壓分別經(jīng)URl、URz2組橋式整流電路變換為直流電壓,然后相減,經(jīng)過(guò)差動(dòng)放大器放大后,由電壓表顯示出來(lái)。Rl、R2為兩橋臂電阻,RP1為調(diào)零電位器,R3、R4、Cl組成濾波電路,R5為負(fù)載電阻,采用這種差動(dòng)整流電路可以減少零點(diǎn)殘佘電壓。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、固定好位移臺(tái)架,將電感式傳感器置于位移臺(tái)架上。調(diào)節(jié)測(cè)微器使其指示12mm左右,將測(cè)微器裝入臺(tái)架上部的開口處,再將測(cè)微器的測(cè)桿與電感式傳感器的可動(dòng)鐵芯旋緊。然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母,使鐵芯離開底面10mm,注意要使鐵芯能在傳感器中輕松

10、滑動(dòng),再將兩個(gè)滾花螺母旋緊。2、差動(dòng)放大器調(diào)零(參見實(shí)驗(yàn)一)。3、按圖2-1將信號(hào)源的兩輸出端A、B接到傳感器的初級(jí)線圈N1上,傳感器次級(jí)線圈N2、N3分別接到轉(zhuǎn)換電路板的C、D與H、I上,并將F與L用導(dǎo)線連接,將差動(dòng)放大器與數(shù)字電壓表連接好。這樣構(gòu)成差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)電路。4、接通電源,調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出幅度電位器RP2到較大位置,平衡電位器RP1處于中間位置,調(diào)節(jié)測(cè)微器使輸出電壓接近零,然后上移或下移測(cè)微器1mm,調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器增益使輸出電壓的值為300mV左右,再回調(diào)測(cè)微器使輸出電壓為OmV。此為系統(tǒng)零位,分別上旋和下旋測(cè)微器,每次0.5mm,上下各2.5mm,將位移量X和對(duì)應(yīng)的輸出電壓uo記入

11、下表。 表2-1五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表2-1 ,畫出輸入/輸出特性曲線,并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。2、分析為什么采用差動(dòng)整流電路可以減少零點(diǎn)殘余電壓?實(shí)驗(yàn)四 超聲波傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解超聲波在介質(zhì)中的傳播特性。2、了解超聲波傳感器測(cè)量距離的原理與結(jié)構(gòu)。3、掌握超聲波傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。二、實(shí)驗(yàn)所用單元超聲波發(fā)射探頭、超聲波接收傳感器、超聲波傳感器轉(zhuǎn)換電路板、反射擋板、振動(dòng)臺(tái)、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表三、實(shí)驗(yàn)原理及電路超聲波傳感器由發(fā)射探頭與接收傳感器及相應(yīng)的測(cè)量電路組成。超聲波是在聽覺(jué)閾值以外的聲波,其頻率范圍在2OKHz至60KHz之問(wèn),超聲波在介質(zhì)中可以產(chǎn)生

12、三種形式的振蕩波:橫波、縱波和表面波。本實(shí)驗(yàn)以空氣為介質(zhì),用縱波測(cè)量距離。發(fā)射探頭發(fā)出40KHz的超聲波,在空氣中傳播速度為344m/s,當(dāng)超聲波在空氣中碰到不同介面時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反射波和折射波,其中反射由接收傳感器輸入測(cè)量電路,測(cè)量電路可以計(jì)算機(jī)超聲波從發(fā)射到接收之問(wèn)的時(shí)問(wèn)差,從而得到傳感器與反射面的距離。本實(shí)驗(yàn)原理圖如圖3-1所示。圖4.1超聲波傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照?qǐng)D4.1連線。2、在距離超聲波傳感器2030cm(020cm左右為超聲波測(cè)量盲區(qū))處放置反射擋板,接通電源,調(diào)節(jié)發(fā)射探頭與接收傳感器間的距離(約1015cm)與角度,使得在改變擋板位置時(shí)輸出電壓能夠變化。3、平行移

13、動(dòng)反射擋板,每次增加5cm,讀取輸出電壓,記入下表中。表 4.1五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)表4.1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出超聲波傳感器的特性曲線,并計(jì)算機(jī)其靈敏度。2、本實(shí)驗(yàn)中的超聲波傳感器的特性是否是線性的?為什么?其線性度受到什么因素的影響?實(shí)驗(yàn)五 單片機(jī)應(yīng)用一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉實(shí)驗(yàn)用單片機(jī)開發(fā)板；2. 掌握單片機(jī)在傳感器模塊中的應(yīng)用。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. PC機(jī)；2. 單片機(jī)開發(fā)板。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 安裝開發(fā)板驅(qū)動(dòng)；2. 單片機(jī)I/O口使用；3. 開發(fā)板外設(shè)使用；4. 基于C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。四、實(shí)驗(yàn)要求 按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、 實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)采用XT100學(xué)習(xí)板。1、 X

14、T100學(xué)習(xí)板簡(jiǎn)介可以使用XT100進(jìn)行51和AVR 單片機(jī)的學(xué)習(xí)和具體工程開發(fā)。XT100 學(xué)習(xí)板主芯片采用40腳直插51單片機(jī)，可以使用宏晶（STC 系列）、AT M E L（AT系列）和 SST 系列相應(yīng)單片機(jī)進(jìn)行下載和仿真。該學(xué)習(xí)板匯集了各種常用資源，是低價(jià)格學(xué)習(xí)板，有效降低學(xué)習(xí)者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而能夠?qū)W習(xí)到很多資源。 XT100 學(xué)習(xí)板板上資源包括比較常用的功能如：LED 、數(shù)碼管、蜂鳴器、獨(dú)立按鍵、RS-232串行總線等，還有諸多高級(jí)資源如：溫度傳感器、EEPROM、液晶顯示接口、點(diǎn)陣、硬件時(shí)鐘等（如圖1所示）。 XT100 學(xué)習(xí)板是ISP 下載型學(xué)習(xí)板，支持 ISP 下載和仿真。只使用

15、一條USB 延長(zhǎng)線，即可完成供電和下載，臺(tái)式機(jī)用戶和筆記本用戶均可以使用，比以前的任何產(chǎn)品都方便。主MCU支持51/AVR單片機(jī)，其中51單片機(jī)是AT、STC、SST系列三合一，AVR支持ATMEGA8515，緊操作一個(gè)跳線即可完成51學(xué)習(xí)板和AVR學(xué)習(xí)板的切換。本板多種下載方式，包括并口、串口和USB下載。學(xué)習(xí)板支持仿真，只要配一片SST芯片即可完成單步、斷點(diǎn)調(diào)試，并觀察寄存器狀態(tài)。圖1 XT100 學(xué)習(xí)板示意圖2、發(fā)光二極管LED部分電路原理圖：圖2 發(fā)光二極管電路圖8 個(gè)LED 陰極接單片機(jī)I/O 口P0，陽(yáng)極通過(guò)限流電阻和一個(gè)跳線接到VCC（5V），跳線 J3 默認(rèn)連接。當(dāng)圖中點(diǎn)是高電

16、平時(shí)，由于LED兩端都是5V，沒(méi)有電流產(chǎn)生，LED 不亮；當(dāng)是低電平時(shí)，LED 會(huì)導(dǎo)通發(fā)光。 3、數(shù)碼管部分電路原理圖： 圖3 數(shù)碼管電路圖P00-07 分別接8 位數(shù)碼管的8 個(gè)復(fù)用數(shù)據(jù)口，P10-P17 分別接8 位數(shù)碼管的8 個(gè)控制口，分別控制 8 個(gè)數(shù)字的顯示與否。P00-07 需要發(fā)送顯示字符的字型碼，共陽(yáng)數(shù)碼管字型碼的設(shè)置如下： 圖4 共陽(yáng)數(shù)碼管字形設(shè)置如圖4，相應(yīng)段為0 表示該段亮，為1 表示該段不亮。像土中的“5 ”二進(jìn)制表示最低位為 A ，最高位為H ，這樣順著寫下來(lái)為“10010010”，十六進(jìn)制為“0x92”。其他字型也是如此得到的。8 位數(shù)碼管數(shù)字是動(dòng)態(tài)掃描顯示的，控制

17、位為0 表示該位顯示，為1 表示該為不顯示，動(dòng)態(tài)顯示時(shí)始終保持1 位顯示而其他位均不顯示。比如顯示1234ABCD ，首先是P10 保持低電平，P1口其他位都保持高電平，然后把1 的字型碼發(fā)到數(shù)據(jù)口P0，延時(shí)10ms；在把P11 保持低電平，P1口其他位都保持高電平，然后把2 的字型碼發(fā)到數(shù)據(jù)口P0，延時(shí)10ms如此把“1234ABCD ”都發(fā)一遍，即實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)刷新。雖然每次只有一位顯示數(shù)字，但是由于人眼的遲滯性，看到的即是靜態(tài)的“1234ABCD ”。4、蜂鳴器部分電路原理圖：圖5 蜂鳴器電路根據(jù)PNP 三極管的特性，當(dāng)其基極為接近低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通。2、學(xué)習(xí)板驅(qū)動(dòng)程序的安裝雙擊“PL23

18、03 驅(qū)動(dòng)”可執(zhí)行安裝程序進(jìn)行安裝，安裝成功后，由于XT100 學(xué)習(xí)板已經(jīng)集成了USB 下載功能，那么把學(xué)習(xí)板通過(guò)USB 口連接到電腦上時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示找到新設(shè)備。驗(yàn)證安裝正確的方法，則是打開操作系統(tǒng)桌面，右鍵點(diǎn)“我的電腦”，選“屬性”，選項(xiàng)卡中選“硬件”，選“設(shè)備管理器”。在“端口（COM和LPT ）”分支下發(fā)現(xiàn)“Prolific USB-to-Serial Comm Port(COMx)”設(shè)備，其中x 可能是任何一個(gè)數(shù)字，請(qǐng)務(wù)必記下 x 號(hào)，非常有用！該 x 號(hào)可能由于電腦、操作系統(tǒng)、USB 接口不同而有差別。盡量在學(xué)習(xí)板每次連接電腦時(shí)，都到設(shè)備管理器中確認(rèn)x 的值。六、 實(shí)驗(yàn)步驟：（一）編

19、寫單片機(jī)C語(yǔ)言程序并生成hex文件首先，安裝KEIL開發(fā)環(huán)境；第二步，打開keil 軟件；第三步，在“project ”菜單里選擇“new project. ”，并選擇一個(gè)目錄保存；第四步，如圖4.2，在出現(xiàn)的窗口中選擇相應(yīng)公司的產(chǎn)品，我們選“STC”的“STC89C52RC ”，點(diǎn)“確定”，再點(diǎn)“是”,將在左端出現(xiàn)工程窗口；第五步，在“file ”菜單里選擇“new.”新建一個(gè)文件，并按保存按鈕保存為“xx.c”；第六步，在空白的文件內(nèi)輸入C語(yǔ)言代碼并保存；第七步，在工程窗口的“target1 ”上點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵，選擇“options for target"target 1"

20、”；第八步，在選項(xiàng)卡“output ”中鉤上“create hex file ”，點(diǎn)“確定”； 第十步，在 keil 環(huán)境中點(diǎn)按鈕編譯程序，會(huì)在工程目錄下生成test.hex 文件，程序編寫工作完成。（二）編程實(shí)現(xiàn)LED燈控制和數(shù)碼管數(shù)字顯示（三）應(yīng)用串口功能和串口助手因?qū)崿F(xiàn)的功能要與串口結(jié)合起來(lái)，所以在編寫了基本的程序同時(shí)還要對(duì)串口進(jìn)行初始化，加入串口的打印程序。使用STC下載軟件將編譯好的程序下載到單片機(jī)上面運(yùn)行，運(yùn)行成功的界面如下圖所示。圖6：模塊工作時(shí)的界面八、實(shí)驗(yàn)思考1. 如何將單片機(jī)應(yīng)用于傳感器模塊的開發(fā)中？九、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及格式實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)在整理與計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄的基礎(chǔ)上寫出。不同

21、的實(shí)驗(yàn)類型，要求的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容也不同。但每份實(shí)驗(yàn)報(bào)告都應(yīng)有如下的報(bào)頭：信息編碼與加密實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名 班級(jí) 實(shí)驗(yàn)組別 同組者 實(shí)驗(yàn)日期 指導(dǎo)教師 實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)報(bào)告的主要內(nèi)容應(yīng)包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?shí)驗(yàn)內(nèi)容；經(jīng)過(guò)整理的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果(列成表格)；結(jié)論與討論注意：實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求字跡清楚，數(shù)據(jù)明了，內(nèi)容齊全。實(shí)驗(yàn)六 紅外傳感器一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉傳感器原理；2. 掌握傳感器的應(yīng)用。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. PC機(jī)；2. 單片機(jī)開發(fā)板；3 傳感器模塊。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 傳感器模塊與單片機(jī)開發(fā)板的連接；2. 編程實(shí)現(xiàn)傳感器模塊狀態(tài)的讀取，并通過(guò)蜂鳴器報(bào)警和串口顯示信息。四、實(shí)驗(yàn)要求 按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)

22、容，課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、 實(shí)驗(yàn)原理（一）紅外傳感器簡(jiǎn)單介紹1、 主要芯片：LM393、紅外反射感應(yīng)探頭2、 工作電壓：直流3-5伏3、 特點(diǎn)：           1、具有信號(hào)輸出指示；           2、帶安裝孔，方便固定安裝；          &

23、#160;3、輸出有效信號(hào)為低電平，指示燈亮；                           4、靈敏度可調(diào)，對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)感應(yīng)距離；           5、單路信號(hào)輸出，可以直接接單片機(jī)IO口；  

24、0;        6、電路板輸出開關(guān)量ttl電平。實(shí)物圖如下圖： 圖 1 實(shí)物圖（二）使用說(shuō)明 1、模塊可以用來(lái)智能小車尋跡 避障，物料檢測(cè)，色相檢測(cè)2、模塊在無(wú)遮擋或者遮擋距離達(dá)大于設(shè)定閾值時(shí)DO口輸出高電平，當(dāng)模塊受遮擋距離小于設(shè)定閾值時(shí)，模塊D0輸出低電平； 3、小板數(shù)字量輸出D0可以與單片機(jī)直接相連，通過(guò)單片機(jī)來(lái)檢測(cè)高低電平，由此來(lái)檢測(cè)模塊是否被觸發(fā)；4、小板數(shù)字量輸出DO可以直接驅(qū)動(dòng)本店繼電器模塊，由此可以組成一個(gè)光電開關(guān)；六、 實(shí)驗(yàn)步驟（一）單片機(jī)和傳感器的連接單片機(jī)P5的1腳（VCC）P4

25、的20腳（GND）P5的3腳（P01） 傳感器 VCCGNDOUT 單片機(jī)開發(fā)板P4、P5插座連線如下圖。 圖2 插座連線（二）控制程序的編寫:打開我的電腦，在硬盤下建立一個(gè)新的文件夾，命名為“紅外”，然后打開keil，新建一個(gè)工程，保存在自己所建立的文件夾下，然后建立一個(gè)新的文件，同樣保存在文件夾里，記住文件的屬性是.c文件。編程實(shí)現(xiàn)傳感器狀態(tài)信息的讀取，如在傳感器前方設(shè)置障礙物，就通過(guò)蜂鳴器報(bào)警，并通過(guò)串口發(fā)送報(bào)警信息“前方有障礙物”。（三）程序的測(cè)試：程序編寫完成以后就對(duì)程序進(jìn)行編譯和HEX文件生成。通過(guò)判斷P01口的信號(hào)進(jìn)行不同的動(dòng)作，當(dāng)接收到0 的時(shí)候單片機(jī)就會(huì)給P34口低電平，這時(shí)

26、蜂鳴器就會(huì)接收到P34口上的低電平，從而發(fā)出報(bào)警聲音。同時(shí)單片就就會(huì)通過(guò)串口發(fā)送報(bào)警信息“前方有障礙物”。如下圖所示圖3 串口助手信息顯示八、實(shí)驗(yàn)思考1. 如何將紅外傳感器模塊應(yīng)用于實(shí)際開發(fā)中？九、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及格式實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)在整理與計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄的基礎(chǔ)上寫出。不同的實(shí)驗(yàn)類型，要求的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容也不同。但每份實(shí)驗(yàn)報(bào)告都應(yīng)有如下的報(bào)頭：信息編碼與加密實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名 班級(jí) 實(shí)驗(yàn)組別 同組者 實(shí)驗(yàn)日期 指導(dǎo)教師 實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)報(bào)告的主要內(nèi)容應(yīng)包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模粚?shí)驗(yàn)內(nèi)容；經(jīng)過(guò)整理的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果(列成表格)；結(jié)論與討論注意：實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求字跡清楚，數(shù)據(jù)明了，內(nèi)容齊全。實(shí)驗(yàn)七 溫濕度檢測(cè)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.

27、熟悉傳感器原理；2. 掌握傳感器的應(yīng)用。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. PC機(jī)；2. 單片機(jī)開發(fā)板；3 傳感器模塊。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 傳感器模塊與單片機(jī)開發(fā)板的連接；2. 編程實(shí)現(xiàn)傳感器模塊狀態(tài)的讀取，并通過(guò)蜂鳴器報(bào)警和串口顯示信息。四、實(shí)驗(yàn)要求 按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、 實(shí)驗(yàn)原理（一）DHT11傳感器簡(jiǎn)介DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、

28、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為 3 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。 圖1 實(shí)物圖 （1）接口說(shuō)明 ：建議連接線長(zhǎng)度短于20米時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。圖2 單片機(jī)與傳感器接口（2）數(shù)據(jù)幀的描述：DATA 用于微處理器與 DHT

29、11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說(shuō)明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,現(xiàn)讀出為零.操作流程如下:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。（3）電氣特性：VDD=5V，T = 25，除非特殊標(biāo)注表1 DHT11的電氣特性參數(shù)條件Mintypmax單位供電DC355.5V供電電流測(cè)量0.52.5mA平均

30、0.21mA待機(jī)100150uA采樣周期秒1次注:采樣周期間隔不得低于1秒鐘。（4）時(shí)序描述：用戶MCU發(fā)送一次開始信號(hào)后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下,DHT11接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào),DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。通訊過(guò)程如下圖所示：圖3通訊過(guò)程圖總線空閑狀態(tài)為高電平,主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng),主機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)。DHT11接收到主機(jī)的開

31、始信號(hào)后,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號(hào).主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)結(jié)束后,延時(shí)等待20-40us后, 讀取DHT11的響應(yīng)信號(hào),主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。圖4通訊初始化要求圖 總線為低電平,說(shuō)明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后,再把總線拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始,高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平,則DHT11沒(méi)有響應(yīng),請(qǐng)檢查線路是否連接正常.當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空

32、閑狀態(tài)。數(shù)字0信號(hào)表示方法如下圖5所示：圖5數(shù)字0信號(hào)電平變化圖數(shù)字1信號(hào)表示方法如下圖6所示圖6數(shù)字1數(shù)據(jù)線電平變化圖六、 實(shí)驗(yàn)步驟（一）單片機(jī)和傳感器的連接單片機(jī)P5的1腳（VCC）P4的20腳（GND）P35 傳感器 VCCGNDOUT（二）控制程序的編寫:打開我的電腦，在硬盤下建立一個(gè)新的文件夾，命名為“溫濕度”，然后打開keil，新建一個(gè)工程，保存在自己所建立的文件夾下，然后建立一個(gè)新的文件，同樣保存在文件夾里，記住文件的屬性是.c文件。編程實(shí)現(xiàn)使用時(shí)將P0口作為與數(shù)碼管顯示模塊的位控制端，P1口作為段控制端，以控制數(shù)碼管的顯示。P3.5作為與傳感器DHT11通信的數(shù)據(jù)口，P3.4接

33、蜂鳴器控制端，以控制報(bào)警模塊工作。（三）程序的測(cè)試：將開發(fā)板與電腦連上，設(shè)置好對(duì)應(yīng)的接口，完成供電及下載。下載完畢，連接好各引腳連線，并開始供電后、稍帶幾秒等數(shù)碼管能正常顯示當(dāng)前溫濕度了之后。觀察當(dāng)前溫濕度的變化。并且針對(duì)與自己設(shè)定的限值相比較。若當(dāng)前溫度沒(méi)有超標(biāo)，即沒(méi)有超過(guò)限值?？梢杂檬治孀HT11傳感器，令其溫度的顯示超標(biāo)。測(cè)試能否達(dá)到報(bào)警，經(jīng)過(guò)測(cè)試，完全可行。因而簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的控制。濕度控制原理跟溫度一樣。八、實(shí)驗(yàn)思考1. 如何將溫濕度傳感器模塊應(yīng)用于開發(fā)中？九、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及格式實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)在整理與計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄的基礎(chǔ)上寫出。不同的實(shí)驗(yàn)類型，要求的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容也不同。但每份實(shí)驗(yàn)報(bào)告都應(yīng)有如下的報(bào)頭：信息編碼與加密實(shí)驗(yàn)報(bào)告