学习情境四 传感器系统设计与制作

学习情境四知识 目标

传感系统设计与制作

1.掌握红外、温度、光敏等常用传感器的工作原理； 2.理解单片机的I/O接口、中断、定时器等内容； 3.掌握单片机与红外、温度、光敏等传感器的通信方式及时序； 4.掌握典型A/D、D/A转换器的工作原理。 1.能熟练查阅常用电子元器件和芯片的规格、型号、使用方法等技术资料；

能力 目标

2.能熟练运用单片机将红外信号进行解码； 3.能熟练运用单片机与温度传感器对环境温度进行检测； 4.能熟练运用单片机与热敏、光敏等元件组成测量与控制系统。

【训练项目4-1】红外传感系统设计与制作一、项目要求在单片机实训板上实现接收遥控发射器发射的信号，并在LED灯上体现，以 及在LED数码上显示对应按键值。

二、项目实训仪器、设备及实训材料工具、设备和耗材 电脑 Keil uVision4 Proteus7.5软件 数量 1台 1套 1套 工具、设备和耗材 51单片机下载线和USB线 晶振12M 单片机实训板 数量 1根 1只 1块 工具、设备和耗材 杜邦导线 AT89S51/STC12C5A60S2 红外遥控器 数量 8P 1片 1只

三、项目实施过程及其步骤任务1 红外遥控器测试仪设计与制作

任务描述：设计一台红外遥控器测试仪，能检测红外摇器是否能正常工作。操作方 法：手持红外遥控器，向单片机实训板的红外接收头发射已调制的红外信号，当红 外接收头收到红外信号，若LED灯会闪烁，说明遥控器是好的；反之，则说明遥控 器是坏的。

任务2 红外遥控接收解码系统设计与制作任务描述：手持TC9012芯片编码的红外遥控器，按遥控器上的键盘，要求

单片机实训板上的红外接收头能接收到红外信号，并通过单片机对红外信号进行解码，把解码的结果显示在数码管上。比如，当按下遥控器键1时， 数码管上显示1;同理按其它键也显示相对应的键盘号。 操作步骤见教材P224

4.1 红外传感器红外遥控器将遥控信号(二进制脉冲码)调制在 38KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光 二极管，转化为红外信号发射出去。

图4-1-3 信号调制图

4.1.1 红外遥控发射电路

遥控编码脉冲信号是由引导码、客户码、客户 反码、数据码、数据反码等信号组成。

4.1.2 红外遥控接收电路

R1308接收原理：红外线接收头把遥控器发送 的数据转换成一定格式的控制指令脉冲，也就 是还原成与发射格式(高、低电位刚好相反) 的脉冲信号。

【训练项目4-2】温度传感系统设计与制作一、项目要求在Proteus仿真软件和单片机实训板上，采用数字温度传感器DS18B20、LCD、 单片机等器件组成温度传感系统，实现对环境温度检测，将温度传感器中有关温 度的参数显示在LCD屏中。

二

、项目实训仪器、设备及实训材料工具、设备和耗材 电脑 Keil uVision4 Proteus7.5软件 数量 1台 1套 1套 工具、设备和耗材 51单片机下载线和USB线 晶振12M 单片机实训板 数量 1根 1只 1块 工具、设备和耗材 杜邦导线 AT89S51/STC12C5A60S2 DS18B20 数量 8P 1片 2只

三、项目实施过程及其步骤 任务1 单点温度传感系统设计与制作

任务描述：在Protues软件和单片机实训板上，采用1个温度传感器DS18B20,实现 单点环境温度测量，要求单片机能读取该器件的温度值和器件ROM编码，并在LCD 显示。

第一步，在Proteus仿真软件上，绘制仿真电路，如图4-2-1所示。

图4-2-1 DS18B20+1602仿真图

第二步，根据图4-2-2所示的程序流程图，编写程序。 第三步，调试、仿真、修改程序。

图4-2-4 DS18B20仿真效果图

第四步，程序分析。(详见教材237页)

任务2 多点温度传感系统设计与制作任 务 描 述 ： 在 Protues 软 件 和 单 片 机 实 训 板 上 ， 采 用 2 个 温 度 传 感 器

DS18B20,实现多点环境温度测量，并在LCD显示。

第一步，得到两个DS18B20的ROM编码。

在任务1仿真图的基础上，增加1个DS18B20器件。 (1)先将第1个DS18B20的第2脚接到单片机的P2.0引脚上，修改其 ROM编码为“B8C531”;再利用任务1的程序，读出第1个DS18B20的 全部ROM编码，并记录下来。 (2)断开第1个DS18B20,把第2个DS18B20的第2脚接到单片机的P2.0引脚上 ，修改其ROM编码为“B8C532”;再利用任务1的程序，读出第1个DS18B20的 全 部ROM编码，并记录下来。 (3)将两个DS18B20的第2脚并联，接到单片机的P2.0引脚上，组成两点单总 线系统，如图4-2-5所示。

图4-2-5 两个DS18B20显示效果图

第二步，第三步，第四步，见教材

4.2 DS18B20数字传感器

DS18B20是DALLAS公司生产的单总线式数字温度传感器，具有3引脚TO- 92小体积封装形式；温度测量范围为-55℃~+125℃,可编程为9位~12位 A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃,被测温度用符号扩展的16位数字 量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生 ；多个DS18B20可以并联在一起，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点 使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。