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传感器试验教导书

传感器

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  传 感 器 实 验 指 导 书 实验一 一、实验目的: 电位器传感器的负载特性的测试 1、了解电桥的工作原理及零点的补偿; 2、了解电位器传感器的负载特性; 3、利用电桥设计电位器传感器负载特性的测试电路,并验证其功能。 二、实验仪器与元件: 1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表; 2、电阻若干(1k, 100K) ;电位器(10k)传感器(多圈线、电子工具一批(面包板、斜口钳、一字螺丝刀、导线页 三、基本原理: ? 电位器的转换原理 ? 电位器的电压转换原理如图所示,设电阻体长度为 L,触点滑动位移量为 x,两端 输入电压为 Ui,则滑动端输出电压为 电位器输出端接有负载电阻时,其特性称为负载特性。当电位器的负载系数发生变 化时,其负载特性曲线也发生相应变化。 ? 电位器输出端接有负载电阻时,其特性称为负载特性。 四、实验步骤: 1、在面包板上设计负载电路。 3、改进电路的负载电阻 RL,用以测量的电位器的负载特性。 4、分别选用 1k 电阻和 100k 电阻,测试电位器的负载特性,要求每个负载至少有 5 个 测试点,并计入所设计的表格 1,如下表。 序号 1 0.5V 2 1V 3 1.5V 4 2V 第2页 5 2.5V 6 3V 7 4V 8 4.5V 测试点 UK (滑动电阻 器不带负载 时电压) 1k 欧 姆 UR1(负载两 端电压) 100K 欧姆 UR2(负载两 端电压) 五、实验报告 1、 画出电路图,并说明设计原理。 2、 列出数据测试表并画出负载特性曲线. 曲线图:画图说明,x 坐标是滑动电阻器不带负载时电压;y 坐标是对应 1000 欧姆(负载两 端电压)或 100k 欧姆(负载两端电压) ,100 欧和 100K 欧两电阻可以得到两条曲线、 说明本次设计的电路的不足之处,提出改进思路,并总结本次实验中遇到困 难及解决方法。 第3页 实验二 声音传感器应用实验-声控 LED 旋律灯 一、实验目的: 1、了解声音传感器的工作原理及应用; 2、掌握声音传感器与三极管的组合电路调试。 二、实验仪器与元件: 1、直流稳压电源、数字万用表、电烙铁等; 2、电子元件有: 声音传感器(带脚咪头)1 个;XH2.54-2P 弯座 1 个;XH2.54-2P 线MM 白发蓝 LED 5 个;9014 三极管 2 个 1M 电阻 1 个;10K 电阻 1 个;4.7K 电阻 1 个;1UF 电解电容 1 个;47UF 电解电容 1 个;万能电路板一块。 三、基本原理: 声控 LED 旋律灯工作电压 3V-5.5V。其功能为:本电路制作成功后 5 只 LED 会随着 音乐或是其它声音的节奏闪动起来,可放置于音响附近,让灯光为音乐伴舞!电路原理 图如图 1 所示。 图 1 声控 LED 旋律灯 当发出声音时,声音波传入声音传感器,声音传感器把声音波转换成电压波动。这 个电压波动可以通过电容 C2,传到 Q1 三极管的基极。然后这个电压波变 Q1 和 Q2 两级 放大之后,输出较大的电压波。最后这个电压波使得 5 只 LED 闪动起来。 四、实验步骤: 1、领取元件,然后检查各个元件是否有损坏。 2、按照图 1,焊接各个元件。 第4页 3、检查元件是否有虚焊,短路等现象,无误后上电调试运行。 4、发出声音, 是否有 LED 亮, 是否出现 LED 按照声音的节奏显示和熄灭。若现象不 正确,请出现调试。 5、当传感器是否感应有声音时,测量 Q2 的基极电压分别是多少? 五、实验报告内容 1、 简述声音传感器的工作原理。 2、 调试运行“声控 LED 旋律灯”过程中,是否遇到虚焊、短路、连线错误等 现象?如何解决的? 3、 电路板调试正常后,有声音的时候,LED 有什么现象?没有声音的时候,LED 灯有什么现象? 4、 有声音或没有声音时,测量 Q2 的基极电压分别是多少? 5、 对本次实验进行小结,提出改进的建议。 第5页 实验三 一、实验目的: 热敏电阻测温实验 1、进一步了解热敏电阻温度传感器的分类和特性; 2、了解热敏电阻的测温方法; 3、掌握测温电路的原理。 二、实验仪器与元件: 1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表; 2、传感器实验箱(测温模块、数字电压表模块); 3、水容器、冷水、60℃以上热水、搅棒,把热水和冷水混合配成不同温度的水,进行 测量。 三、基本原理: 热敏电阻匹配阻值约 10k 欧姆。热敏电阻测温方法有 2 种。方法一公式法。NTC 负温度 系数热敏电阻 NTC 热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。公式如下: R:周围温度 T (K) 时的电阻值(K:绝对温度) R0:周围温度 T0 (K) 时的电阻值,R0=10 000 Ω B:热敏电阻的 B 常数,B=3950 T:现在测量的温度,单位 K T0:环境温度,通常 t0 为 298K(绝对温度) (即:25 度) 方法二:查表法型号: MF55-103F-3950F,温度与电阻值表格如下: 其他表格自己在网上查找 由 NTC 热敏电阻 MF55-103F-3950F 为温度传感器的测温电路如图 1 所示。 第6页 图 1 热敏电阻测温电路 图 1 中,VCC 点接电源电压 5V,R 电阻的阻值为 8kΩ 左右,C 电容为 10uf,其中电阻 R 与热敏电阻串联,中间的连接点为输出的电压 Uout。当被测温度升高时该点电位降低,输 出电压降低,以指示较高的温度值;反之当被测温度降低时,输出电压升高,以指示较低的 温度值。 四、实验步骤: 1、准备好盛水容器、冷水、60℃以上热水、水银温度计、搅棒;把热水和冷水混合配 成不同温度的水,进行测量。 2、把传感器和水银温度计放入盛水容器中,接通电路电源。 3、水杯中加入热水和冷水,配成不同温度的水进行实验。直接将热敏电阻放入水中, 用万用表直接测量热敏电阻的电阻值,将测量数据写入表 1。 表 3.1 电阻值随温度变化数据 水温 t(℃) 热敏电阻阻值/kΩ 4、将电阻 R 与传感器串联后,接入电源,进行测量输出电压。 5、水杯中加入热水和冷水,配成不同温度的水进行实验。电压表的电压值与温度之间 有数学关系;温度不同时,输出电压值不同。用热敏电阻测量不同的温度的水,进行测量, 将输出电压,填入表格 2 中。 表 2 输出电压随温度变化的数据 水温 t(℃) 40 45 50 55 60 65 70 75 80 35 40 45 50 55 输出电压 (V) 6、作出 V-t 曲线,指出线性范围,并求出灵敏度。 五、实验报告内容 1、 整理实验数据,将表 1 和表 2 记录在实验报告中。 2、 当温度升高时,热敏电阻的阻值如何变化?热敏电阻的热电特性是 PTC 还是 NTC 呢? 3、 根据表 2 的实验数据,以温度为 x 轴,输出电压为 y 轴,画出相应的趋势曲线,同时计 算出温度与电压之间数学关系。 4、 分析趋势曲线可以得出的温度与输出电压 U 之间的变化关系是什么?如果使用的是 PTC 型热敏电阻,那么温度与输出电压之间的变化关系是什么? 第7页 实验四 一、实验目的: 红外传感器应用实验 1、了解红外收发二极管的工作原理及应用; 2、掌握红外对管与放大器的组合电路调试。 二、实验仪器与元件: 1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表; 2、传感器实验箱(红外模块、超声波模块、数字电压表模块); 三、基本原理: 实验电路如图 3.1 所示。 +5 V +5 V +5 V +5 V +5 V +5 V R3 50 R R1 R R1 R2 1k R4 10 k R5 1k L3 LE D R1 1k C U1B 5 7 6 LM 3 5 8 W3 10 k J2 3 2 1 C ON 3 8 W1 10 k A 3 1 2 U1A LM 3 5 8 B L2 LE D D1 PH O TO 4 L1 LE D -1 2 V 图 3.1 红外发射管在接到正 12V 电压时会发出峰值波长为 940nm 的红外光, W1 为限流电阻, 调节 W1 改变红外发射管的电流,电流越大,红外发射管的发射距离越远。而红外接收 管则反接在+12V 电压上, 在没有接受到峰值波长为 940nm 的红外光是反映二级管的反相 截止特性,A 点电压相当于电源电压(12V),当红外发射管(完全)接受到红外光时, 红外接收管呈反向光电流增大,A 点电压变小。(由于接收到的红外光的程度不同,红外 接收管的导通程度也会不同,A 点电压会有相应的误差。若红外接收管正向连接,则其 表现为随遮挡而变化的电阻)。本实验电路为红外反射式电路,在一定范围能若有物体 挡住红外光,红外光反射回红外接受管,接受到信号后才生电平的变化。 (注:黑色物 体会把红外光吸收,无法反射) U1A 为 LM358 的一个运放,这里的作用是作射随器,射随电路的特点是输出电压不 变,电流放大一般用于输入,输出,缓冲级用于阻抗匹配。 U1B 为 LM358 的另一个运放,这里的作用是做一个比较器,比较同相输入端与反相 输入端的电压(即 B 点于 C 点) 。当 B 点电压大于 C 点电压时,输出高电平(+12V) 。当 第8页 B 点电压小于 C 点电压时, 输出低电平 (-12V) 。 电路中用一个指示灯来观察输出的电平。 W2 作用是反相端电压调整,适当调整 C 点电压,使其与 B 点电压比较,才能达到输出端 的电平变换。 四、实验步骤: 1、测量 A,B 点电压。直接用万用表测量 A(J4)点电压及 B(J3)点电压,记录数值在表 5.1 中,然后用物体放在红外管前(15mm 内)测出 A 点电压及 B 点电压,记录数据。 表 3.1 实验数据记录表 A 点电压 无物体时 有物体时 2、调节基准电压 C。 (1)状态一,C 点电压大于 B 点电压:比较 B 点电压,调节 POT2, 测量 C(J2)点电压,调节 C 点电压大于 B 点电压,用手遮挡红外管,观察指示灯亮灭情况并 记录。 (2)状态二,C 点电压小于 B 点电压:调节 C 点电压小于 B 点电压(根据实验原理适 当调节) ,用手遮挡红外管,观察指示灯亮灭情况,填入表 5.2 中。 表 3.2 实验数据记录表 基准电压 UcUb UcUb 有无物体 无物体 有物体 无物体 有物体 1、 调节红外发射的距离。在上一步的基础上调节 POT1,用手遮挡,观察指示灯,灯亮即表 示红外接收管接收到反射的红外光。反复调节,观察红外发射的距离变化情况(记录最 大和最小距离) 。用黑色物体来遮挡,观察指示灯是否变化。 五、实验报告内容 指示灯 B 点电压 C 点电压 B 点电压 1、 简述整个电路的工作原理。 2、 整理实验数据,记录表 3.1 和表 3.2,分析实测数据变化规律。 3、 总结本次实验过程中遇到的问题及解决方法。提出对红外实验模块的改进意 见。 4、 观察红外发射的距离变化情况(记录最大或最小距离) 。 第9页 实验五 一、实验目的: 1、了解电子秤的工作原理; 电子称的原理与测试 2、了解悬臂梁应变传感器的特点和使用; 3、通过对电子秤的测试,分析传感器的基本特性。 二、实验仪器与元件: 1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表; 2、传感器实验箱(电子秤模块、数字电压表模块); 3、托盘、砝码 6 个 5g、10 g、20 g、20 g、50 g、100。 三、实验原理: 在全桥测量电路中,将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边,不同的两只接 入邻边,如图 2.1 所示。当应变片初始值相等,变化量也相等时,其桥路输出为 Uo=KE?? (2-1) 式中,E 为电桥电源电压。式(2-1)表明,全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍, 非线性误差得到进一步改善。 图 2.1 电子称模块利用的全桥测量原理, 通过调节放大电路对电桥输出的放大倍数, 使电路输 出电压值为重量的对应值,将电压量纲(V)改为重量量纲(g) ,即制成一台比较原始的电 子称。 四、实验步骤: 1、悬臂梁应变式称重传感器已安装在电子秤实验模块上,可参考图 2.1。电子秤电路 如图 2.2 所示。 第 10 页 图 2.2 2、将差动放大器调零。检查实验箱一切正常后,打开主控台电源,按下相应电子秤模 块开关。保持托盘上无任何重物,输出端 Uo2 接数显电压表(选择 2V 挡) ,调节电位器 Rw4, 使电压表显示为 0V。Rw4 的位置确定后不能改动。 3、在应变传感器托盘上放置一只砝码,调节 Rw3,改变差动放大器的增益,使数显电压 表显示 1.00V 左右,读取数显表数值。保持 Rw3 不变,依次增加砝码(至少 3 只) ,读取相应 的数显表值,记下实验结果,填入表 5.1 中,关闭电源。 表 5.1 实验数据记录表 重量/g 电压/V 4、拆一个电子称产品,并学习它内部结构和原理,最后重新安装该产品。 五、实验报告内容 1、 简述实验原理。 2、 整理实验数据记录表 5.1,在坐标轴上画出各个数据点,然后用直线拟合,得出重量与 电压的数学关系。根据拟合曲线,计算灵敏度 L=? U/? W、非线、 写出拆卸掉的电子称产品的系统框图,简单分析其工作原理,产品的结构特点等。 4、 总结本次实验过程中遇到的问题及解决方法。提出对电子秤实验模块的改进意见。 第 11 页 实验六 超声波位移测量实验 一. 实验目的 1. 学习 LabVIEW 软件的使用。 2. 认识超声波传感器的工作原理。 3. 学习使用超声波传感器进行位移测量的方法。 二. 实验原理 1. 超声波传感器测量原理: 超声波测距传感器包括有发射超声波和接收超声波的两部分装置,习惯上称为超声波 换能器或超声波探头。 常用的超声波传感器有两种, 即压电式超声波传感器和磁致式超声波 传感器。 本实验采用的是压电式超声波传感器, 主要由超声波发射器(或称发射探头)和超声 波接收器(或称接收探头)两部分组成, 它们都是利用压电材料(如石英、 压电陶瓷等)的压电 效应进行工作的。利用逆压电效应将高频电振动转换成高频机械振动,产生超声波,以此作 为超声波的发射器。 而利用正压电效应将接收的超声振动波转换成电信号, 以此作为超声波 的接收器。 超声波发射探头向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在空气中传 播,途中碰到障碍物会立即返回来,超声波接收探头收到反射波立即停止计时。设超声波在 空气中的传播速度为 340m/s, 根据计时器记录的时间 t, 就可以计算出发射点距障碍物的距 离 S,即:S=340t/2。需要说明的是,超声波传感器发射的波束比较窄(10°),反射后 仍然很窄,如果被测物体被旋转放置,有可能反射波束会偏离出接收探头的位置,导致探头 接收不到反射波信号,无法进行测距。实验所使用超声波传感器的发射波频率是 40KHz,它 由单片机控制发射探头发射一组超声波脉冲后, 输出电平由低电平转为高电平; 等到接收探 头接收到足够强度的反射超声波信号时, 输出信号由高电平转为低电平。 所以在实验的过程 中,可以观察到随着反射板到探头的距离变化,传感器输出波形的“脉冲”宽度也会对应的 发生变化,测试距离越远,脉冲的宽度越宽。 另外, 空气中的声音传播速度不是一个固定的值, 在不同的温度下这个数据会有一些变 化。通常我们说的 340m/s 是一个近似数据,传播速度的修正公式为 S=331.4×(1+t/273) ^0.5,t 为空气温度。作为常温下的测试,可以认为声速为 346 m/s(按 25℃计算)。 第 12 页 超声波传感器距离测量原理示意图 2. 红外传感器测量原理: 红外传感器是基于三角测量原理设计的。 如下图左图所示, 红外发射器按照一定的角度 发射红外光束,当遇到物体以后,光束反射回来,反射的红外光线被 CCD 检测器接收以后, 得到一个偏移值 L。利用三角关系,以知发射角度α ,偏移距 L,中心距 X,以及滤镜的焦 距 f 以后,传感器到物体的距离 D 就可以通过几何关系计算出来了。 三角测量原理 红外传感器电压与检测距离间关系 当距离 D 足够小的时候,L 值会相当大,超过 CCD 的探测范围。这时,虽然物体很近, 但是传感器反而看不到了。当距离 D 很大时,L 值就会很小。这时 CCD 检测器能否分辨得出 这个很小的 L 值成为关键, 也就是说 CCD 的分辨率决定能不能获得足够精确的 L 值。 要检测 的物体越远,CCD 的分辨率要求就越高。 输出电压与检测距离之间的关系如上图右图所示。 从图中可以看出, 传感器与被探测物 体之间的距离小于 10cm 的时候,输出电压急剧下降,这就要求测量时传感器与被探测物体 之间距离应尽可能大于 10cm。 此外,红外传感器的输出是非线性的。如果采用线性拟合的方法进行数据标定,误差 很大。这里可以采用多项式拟合的方法。假设有一个高阶的多项式函数 y=anxn+a(n-1)x(n-1)+…+ax+a0 其中 y 代表距离,x 代表红外传感器输出电压。如果该函数能够逼近实际的待拟合的数 第 13 页 据,那么就采用该多项式作为传感器的输出函数。实际上,对于红外传感器来说,采用多项 式函数拟合与采用线性最小二乘法拟合相比较,前者的误差大大减小。 三. 实验仪器和设备 1. 2. 3. 4. 5. 计算机 LabVIEW 软件 超声波红外位移测量实验模块 多通道数据采集模块 多路电源模块 1个 1套 1套 1台 1套 四. 实验步骤 1. 关闭多路电源模块的开关,关闭多通道数据采集模块的开关,以免带电插入传感 器信号线和直流电源线。将多路电源模块电源线. 将超声波位移测量对象的电源线 五芯航插)连接至多路电源接口;将多通 道数据采集模块电源线 五芯航插)连接至多路电源接口。 3. 4. 将超声波传感器的信号输出线连接至数据采集模块的第 1 通道上。 开启总电源,开启多路电源模块开关,开启数据采集模块开关,开关开启后禁止 带电插拔电源线. 打开路径“TS-ULS-02 超声波红外位移测量实验模块\实验程序”,运行 LabVIEW 程序“超声波传感器—位移测量实验.vi”。 6. 移动滑块来改变挡板到超声波之间的距离,观察采集到的数据信号波形。结合超 声波传感器的原理,解释波形变化的原因和规律。 7. 读懂 LabVIEW 程序,如何采集超声波信号,如何并进行信号处理。 8. 比较实验测得值与模块表面刻度尺读数之间偏差,多次移动滑块测量该偏差是否 恒定。 9. 如果偏差恒定,尝试在软件中对超声波测量的距离进行补偿,使测量更准。 第 14 页 超声波传感器—-位移测量实验 LabVIEW 程序界面 10. 单击“STOP”按钮停止程序运行。首先关闭多通道数据采集模块开关,关闭多路 输出电源模块开关,然后再拔超声波传感器的信号输出线,连接上红外传感器的 信号输出线, 打开多路输出电源模块电源开关、打开多通道数据采集模块开关 11. 打开路径 “TS-ULS-02 超声波红外位移测量实验模块\实验程序”,打开文件“红 外位移测量模块_main.vi”。程序界面下图所示。 五. 实验报告要求 1. 简述超声波传感器和红外传感器的原理; 2. 依据超声波传感器的实验记录作数据分析; 六. 注意事项 超声波传感器的有效测量距离是 2cm~300cm。 实际距离若过小或过大可能导致测量误差 增大,在测量过程中请保持在此距离以内。 避免信号线带电插拔,造成仪器或设备受损。 第 15 页 实验七 数字温度传感器 18B20 测量实验 一、实验目的: 1、进一步了温度测量方法; 2、了解 18B20 传感器的结构和原理; 3、掌握数字温度传感器的软件驱动方法。 二、实验仪器与元件: 1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表; 2、传感器实验箱(测温模块、数字电压表模块); 3、水容器、冷水、60℃以上热水、搅棒,把热水和冷水混合配成不同温度的水,进行 测量。 4、电脑 三、基本原理: DS18B20 的外形和内部结构 DS18B20 内部结构主要由 4 部分组成:64 位 ROM 、温度 传感器、 非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL、 配置寄存器。 DS18B20 的管脚排列如图 2 所示,DQ 为数字信号输入/输出端;GND 为电 第 16 页 源地; VDD 为外接供电电源输入端 (在寄生电源接线)光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作 是该 DS18B20 的地址序列码。64 位光刻 ROM 的排列是:开始 8 位 (28H) 是产品类型标号, 接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号, 最后 8 位是前面 56 位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1) 。光 刻 ROM 的作用是使每一个 DS18B20 都各不相同,这样就可以实现 一根总线 中的温度传感器可完成对温度的测量,以 12 位转化 为例: 用 16 位符号扩展的二进制补码读数形式提供, 以 0.0625℃/LSB 形式表达,其中 S 为符号位。 2、DS18B20 的主要特性 (1)适应电压范围更宽,电压范围:3.0~5.5V,在寄生电源方式下 可由数据线.5℃ ( 3 ) 独特的单线 在与微处理器连接时仅需要一 条口线即可实现微处理 器与 DS18B20 的双向通讯 第 17 页 ( 4 ) DS18B20 支持多点组网功能, 多个 DS18B20 可以并联在唯一的 三线上,实现组网多 点测温 ( 5 ) DS18B20 在使用中不需要任何外围元件,全部传感元件及转换 电路集成在形如一只三 极管的集成电路内 (6)可编程的分辨率为 9~12 位,对应的可分辨温度分别为 0.5℃、 0.25℃、0.125℃和 0.0625 ℃,可实现高精度测温 (7)在 9 位分辨率时最多在 93.75ms 内把温度转换为数字,12 位分 辨率时最多在 750ms 内 把温度值转换为数字,速度更快 (8)测量结果直接输出数字温度信号,以 一线总线 串行传送给 CPU,同时可传送 CRC 校 验码,具有极强的抗干扰纠错能力 (9)负压特性:电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但不能 正常工作。 部分温度值与 DS18B20 输出的数字量对照表 温度值/℃ 数字输出(十六进制) 数字输出(二进制) 第 18 页 +85 ℃ 0550H +25.625 ℃ 0191H +10.125 ℃ 00A2H +0.5 ℃ 0008H 0 ℃ 0000H -0.5 ℃ FFF8H -10.125 ℃ FF5EH -25.625 ℃ FF6FH -55 ℃ FC90H 0000 0101 0101 0000 0000 0001 1001 0001 0000 0000 1010 0010 0000 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1000 1111 1111 0110 1110 1111 1111 0110 1111 1111 1100 1001 0000 上表是 DS18B20 温度采集转化后得到的 12 位数据,存储在 DS18B20的两个8比特的 RAM 中, 二进制中的前面5位是符号位, 如 果测得的温度大于或等于 0 ,这 5 位为 0 ,只要将测到的数值乘于 0.0625即可得到实际温度;如果温度小于0,这5位为1,测到的数值 需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。 温度转换计算方法举例: 例如:当 DS18B20采集到+85℃的实际温度后,输出为0550H,则: 实际温度=0550H╳0.0625=1360╳0.0625=85℃。 例如:当 DS18B20采集到-55℃的实际温度后,输出为 FC90H,则 应先将11位数据位取反加1得370H(符号位不变,也不作为计算) , 第 19 页 则: 实际温度=370H╳0.0625=880╳0.0625=55℃。 3、DS1820 使用中注意事项 DS1820 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占 用口线少等优点,但在实际应用中也应注意以下几方面的问题: ( 1 ) 较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿,由于 DS1820 与微处理器间采用 串行数据传送,因此 ,在对 DS1820 进行读写编程时,必 须严格的保证读写时 序,否则将无法读取测温结果。在使用 PL/M、C 等高级语 言进行系统程序设计 时,对 DS1820 操作部分最好采用汇编语言实现。 ( 2 ) 在 DS1820 的有关资料中均未提及单总线 数 量问题,容易使人误 认为可以挂任意多个 DS1820,在实际应用中并非如此。当 单总线 个时,就需要解决微处理器的总线驱动问题,这一 点在进行多点测温系统 设计时 要加以注意。 ( 3 ) 连接 DS1820 的总线电缆是有长度限制的。试验中,当采用 普通信号电缆传输长 度超过 50m 时,读取的 测温数据将发生错误。当将总线电 缆改为双绞线带屏蔽 电缆时,正常通讯距离可达 150m,当采用每米绞合次数更 多的双绞线带屏蔽电 缆时,正 常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线 分布电容使信号波形 产生畸变造成的。因此,在用 DS1820 进行长距离测温系 统设计时要充分考 虑 总线分布电容和阻抗匹配问题。 (4) 在 DS1820 测温程序设计中,向 DS1820 发出温度转换命令 后,程序总要等待 DS1820 的返回信号,一旦 某个 DS1820 接触不好或断线 时,将没有返回信号,程序进入死循环。这一点在进行 第 20 页 DS1820 硬件连接和软件 设计时也要给予 一定的重视。 测温电缆线 芯双绞线,其中一对 线接地线与信号线, 另一组接 VCC 和地线, 屏蔽层在源端 单点接地。 4.DS18B20 接线原理图 四. 实验报告要求 1、 简述 18B20 温度传感器的原理; 2、 写出驱动传感器的程序流程图; 3、 总结本次实验,心得体会。 第 21 页 实验八 红外计数器测量转速 一、实验目的: 1、学习红外计数器的原理; 2、掌握计数器的软件驱动方法。 3、学习测量转速方法。 二、实验仪器与元件: 1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表; 2、传感器实验箱(测温模块、数字电压表模块); 3、红外计数器一个,测速码盘一个。 4、电脑 三、基本原理: 红外计数器特点:1、使用进口槽型光耦传感器,槽宽度 5mm。2、有输出状 态指示灯,输出高电平灯灭,输出低电平灯亮。3、有遮挡,输出高电平;无遮 挡,输出低电平。4、比较器输出,信号干净,波形好,驱动能力强,超过 15mA。 5、工作电压 3.3V-5V。 6、输出形式 :数字开关量输出(0 和 1)7、设有固定 螺栓孔,方便安装。8、小板 PCB 尺寸:3.2cm x 1.4cm。 。9、使用宽电压 LM393 比较器。 第 22 页 计数器的原理如图所示。红外计数器使用方法:1.模块槽中无遮挡时,接收管 导通,模块 DO 输出低电平,遮挡时,DO 输出高电平;2、DO 输出接口可以与 单片机 IO 口直接相连,检测传感器是否有遮档,如用电机码盘则可检测电机的 转速。3.模块 DO 可与继电器相连,组成限位开关等功能,也可以与有源蜂鸣器 模块相连,组成报警器。电源电压 5V 光电编码器,光电测速传感器测速码盘 M5-10, 外直径: 25MM; 内直径: 3MM;线 线MM;外形如图所示。 四. 实验报告要求 1、 简述红外计数器的工作原理; 2、 写出驱动红外计数器的程序流程图; 3、 写出在 1 分钟内,码盘线数 h、单片机计数个数 Z 与转速 n(单位 r/min)之间的 数学关系。 4、 总结本次实验,心得体会。 第 23 页

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