電子信息工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)電路模塊參考手冊

1、課程設(shè)計(jì)電路模塊課程設(shè)計(jì)電路模塊使使用用手手冊冊 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊2目目 錄錄(一一)單片機(jī)電路模塊單片機(jī)電路模塊.41.AT89S5X 單片機(jī)模塊 .42.AVR 單片機(jī)模塊.63.STM32F103 單片機(jī)模塊.84.EPM240 可編程數(shù)字邏輯模塊 .10(二二)傳感器電路模塊傳感器電路模塊.121.溫濕度傳感器模塊.122.火焰煙霧傳感器模塊.143.光敏傳感器模塊.154.人體紅外傳感器模塊.165.震動(dòng)傳感器模塊.186.超聲波測距傳感器模塊.207.RFID 刷卡模塊.218.三軸加速度、三軸角速度、三軸磁阻傳感器模塊.229.空氣質(zhì)量傳感器模塊.2410.聲音傳感器模塊 .

2、2511.電流傳感器模塊 .2612.霍爾傳感器模塊 .2713.顏色傳感器模塊 .28(三三)信號采集處理模塊信號采集處理模塊 .291.高速 AD 采集模塊.292.高速 DA 轉(zhuǎn)換模塊.31(四四)通信接口模塊通信接口模塊.321.RS232 串口模塊.322.RS485 總線模塊.333.USB 接口模塊.344.CAN 總線模塊.375.NRF24L01 無線通信模塊 .386.藍(lán)牙通信模塊.407.WIFI 通信模塊.418.ZIGBEE 模塊.429.GSM/GPRS 通信模塊.44(五五)執(zhí)行器件模塊執(zhí)行器件模塊.461.直流電機(jī)模塊.462.步進(jìn)電機(jī)模塊.473.繼電器控制模

3、塊.48 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊3(六六)人機(jī)交互接口模塊人機(jī)交互接口模塊 .491.鍵盤模塊 .492.旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)模塊.513.數(shù)碼管模塊.524.點(diǎn)陣液晶模塊.535.流水燈與交通燈模塊.55(七七)其它模塊其它模塊.561.時(shí)鐘與存儲(chǔ)器模塊.56 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊4單元電子電路模塊單元電子電路模塊(一一) 單片機(jī)電路模塊單片機(jī)電路模塊1. AT89S5X 單片機(jī)模塊單片機(jī)模塊（1）模塊電路圖圖 ID101 89S5x 單片機(jī)模塊電路圖（2）接口定義說明1)P0.0P0.7、P1.0P1.7、P2.0P2.7、P3.0P3.7，通過 DB15 接口（編號P0、P1、P2、P3）與外界連

4、接，原引腳電氣特性不變。2)排針 J1/J2、J3/J4，可用于示波器測試，也可用于與外界通過杜邦線連接。3)模塊上 POW1 綠色端子，用于直流電源輸入，加電前，注意檢測輸入電壓不可錯(cuò)序。4)模塊上 J10 為 AT89S5X 單片機(jī)的 ISP 下載接口。5)若使用 STC89C5XRC 系列的芯片，可通過 P3.0、P3.1 串口進(jìn)行程序下載（使用USB 接口模塊或串口模塊下載） 。（3）功能描述 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊5AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C

5、51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash，256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許

6、RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。本模塊建議使用的 8051 單片機(jī)為 AT89S52，但是可兼容使用 AT89C5X 單片機(jī)、STC89C5XRC 單片機(jī)、以及 8051 在線仿真器等。（4）注意事項(xiàng)模塊上 POW1 綠色端子，用于直流電源輸入，必須按照先檢查電路接線無誤再加電的原則。 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊62. AVR 單片機(jī)模塊單片機(jī)模塊（1）模塊電路圖圖 ID102 AVR 單片機(jī)模塊電路圖（2）接口定義說明1)PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7、PD0PD7、PE0P

7、E7、PF0PF7，通過 DB15接口（編號 PORT-A、PORT-B、PORT-C、PORT-D、PORT-E、PORT-F）與外界連接，原引腳電氣特性不變。2)排針 J10/J11、J12/J13、J14/J15，可用于示波器測試，也可用于與外界通過杜邦線連接。3)模塊上 POW2 綠色端子，用于直流電源輸入，注意加電前檢測輸入電壓不可錯(cuò)序。4)模塊上 JTAG 為 AVR 單片機(jī)的仿真接口，ISP 為 AVR 單片機(jī)的下載接口。5)排陣 J112 為 AD 采樣參考電壓選擇，1-2 連接為 5V，2-3 連接為 2.5V。（3）功能描述 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊7早期單片機(jī)主要由于工藝及設(shè)

8、計(jì)水平不高、功耗高和抗干擾性能差等原因，所以采取穩(wěn)妥方案：即采用較高的分頻系數(shù)對時(shí)鐘分頻，使得指令周期長，執(zhí)行速度慢。以后的CMOS 單片機(jī)雖然采用提高時(shí)鐘頻率和縮小分頻系數(shù)等措施，但這種狀態(tài)并未被徹底改觀(51 以及 51 兼容)。此間雖有某些精簡指令集單片機(jī)(RISC)問世，但依然沿襲對時(shí)鐘分頻的作法。AVR 單片機(jī)的推出，徹底打破這種舊設(shè)計(jì)格局，廢除了機(jī)器周期，拋棄復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)(CISC)追求指令完備的做法；采用精簡指令集，以字作為指令長度單位，將內(nèi)容豐富的操作數(shù)與操作碼安排在一字之中(指令集中占大多數(shù)的單周期指令都是如此)，取指周期短，又可預(yù)取指令，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行指令。當(dāng)

9、然這種速度上的升躍，是以高可靠性為其后盾的。AVR 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)采取 8 位機(jī)與 16 位機(jī)的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32 個(gè)寄存器文件)和單體高速輸入/輸出的方案(即輸入捕獲寄存器、輸出比較匹配寄存器及相應(yīng)控制邏輯)。提高了指令執(zhí)行速度(1Mips/MHz)，克服了瓶頸現(xiàn)象，增強(qiáng)了功能；同時(shí)又減少了對外設(shè)管理的開銷，相對簡化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了成本。故 AVR 單片機(jī)在軟/硬件開銷、速度、性能和成本諸多方面取得了優(yōu)化平衡，是高性價(jià)比的單片機(jī)。AVR 單片機(jī)內(nèi)嵌高質(zhì)量的 Flash 程序存儲(chǔ)器，擦寫方便，支持 ISP 和 IAP，便于產(chǎn)品的調(diào)試、開發(fā)、生產(chǎn)、更新。內(nèi)嵌長壽命的 EEPr

10、om 可長期保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)，避免斷電丟失。片內(nèi)大容量的 RAM 不僅能滿足一般場合的使用，同時(shí)也更有效的支持使用高級語言開發(fā)系統(tǒng)程序，并可像 MCS-51 單片機(jī)那樣擴(kuò)展外部 RAM。AVR 單片機(jī)的 I/O 線全部帶可設(shè)置的上拉電阻、可單獨(dú)設(shè)定為輸入/輸出、可設(shè)定（初始）高阻輸入、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)（可省去功率驅(qū)動(dòng)器件）等特性，使的得 I/O 口資源靈活、功能強(qiáng)大、可充分利用。AVR 單片機(jī)片內(nèi)具備多種獨(dú)立的時(shí)鐘分頻器，分別供 URAT、I2C、SPI 使用。其中與8/16 位定時(shí)器配合的具有多達(dá) 10 位的預(yù)分頻器，可通過軟件設(shè)定分頻系數(shù)提供多種檔次的定時(shí)時(shí)間。AVR 單片機(jī)獨(dú)有的“以定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

11、（單）雙向計(jì)數(shù)形成三角波，再與輸出比較匹配寄存器配合，生成占空比可變、頻率可變、相位可變方波的設(shè)計(jì)方法(即脈寬調(diào)制輸出 PWM)更是令人耳目一新。本模塊上使用的 AVR 單片機(jī)是 ATmega128，16M 時(shí)鐘晶體。調(diào)試程序時(shí)可使用 AVR JTAG ICE 仿真器，和 ATMEL AVR Studio 集成開發(fā)環(huán)境(IDE) 軟件。（4）注意事項(xiàng)1） 模塊上 POW2 綠色端子，用于直流電源輸入，加電前確認(rèn)接線無誤。2） AVR 單片機(jī)的 IO 口設(shè)置為輸出時(shí)，禁止與其他 IO 或地線短路，以免燒壞 IO 口。 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊83. STM32F103 單片機(jī)模塊單片機(jī)模塊（1）模塊

12、電路圖圖 ID103 STM32F103 單片機(jī)模塊電路圖（2）接口定義說明PA0PA15、PB0PB15、PC0PC15、PD0PD15，通過 DB15 接口（編號J120、J121、J122、J123、J124、J125、J126、J127）與外界連接，原引腳電氣特性不變。排針 J20/J21、J22/J23、J24/J25、J26/J27，可用于示波器測試，也可用于與外界通過杜邦線 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊9連接。模塊上 POW1 綠色端子，用于直流電源輸入，注意加電前檢測輸入電壓不可錯(cuò)序。模塊上 J130 為 STM32F 單片機(jī)的 SWD 仿真下載接口。AD 采樣參考電壓為 3.3V。（

13、3）功能描述STM32F1 系列屬于中低端的 32 位 ARM 微控制器，該系列芯片是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品，其內(nèi)核是 32 位的 Cortex-M3。該系列芯片按片內(nèi) Flash 的大小可分為三大類：小容量（16K 和 32K） 、中容量（64K 和 128K） 、大容量（256K、384K 和 512K） 。芯片集成定時(shí)器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART，等多種功能。最高 72MHz 工作頻率，在存儲(chǔ)器的 0 等待周期訪問時(shí)可達(dá) 1.25DMips/MHZ（DhrystONe2.1） 。存儲(chǔ)器：從 32K 到 512K 字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器（STM32F103XXXX

14、 中的第二個(gè) X 表示FLASH 容量，其中：“4”=16K， “6”=32K， “8”=64K，B=128K，C=256K，D=384K，E=512K） ；-最大 64K 字節(jié)的 SRAM電源管理：2.0-3.6V 供電和 I/O 引腳；上電/斷電復(fù)位（POR/PDR） 、可編程電壓監(jiān)測器（PVD） ；4-16MHZ 晶振振蕩器；內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)教的 8MHz 的 RC 振蕩器；內(nèi)嵌帶校準(zhǔn)的40KHz 的 RC 振蕩器；產(chǎn)生 CPU 時(shí)鐘的 PLL；帶校準(zhǔn)的 32KHz 的 RC 振蕩器。低功耗：睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式，Vbat 為 RTC 和后備寄存器供電。模數(shù)轉(zhuǎn)換器：2 個(gè) 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器

15、，1us 轉(zhuǎn)換時(shí)間（多達(dá) 16 個(gè)輸入通道） ，轉(zhuǎn)換范圍：0 至 3.6V，雙采樣和保持功能；溫度傳感器DMA：2 個(gè) DMA 控制器，共 12 個(gè) DMA 通道：DMA1 有 7 個(gè)通道，DMA2 有 5 個(gè)通道；支持的外設(shè)有定時(shí)器、ADC、SPI、USB、IIC 和 UART。112 個(gè)快速 I/O 端口：僅 Z 系列有超過 100 個(gè)引腳，26/37/51/80/112 個(gè) I/O 口，所有I/O 口一塊映像到 16 個(gè)外部中斷；幾乎所有的端口均可容忍 5V 信號。調(diào)試模式：串行單線調(diào)試（SWD)和 JTAG 接口； 8 個(gè)定時(shí)器：3 個(gè) 16 位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá) 4 個(gè)用于輸入

16、捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼器輸入；1 個(gè) 16 位帶死區(qū)控制和緊急剎車，用于電機(jī)控制的PWM 高級控制定時(shí)器，2 個(gè)看門狗定時(shí)器（獨(dú)立的和窗口型的） ，系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器：24 位自減型計(jì)數(shù)器，9 個(gè)通信接口：2 個(gè) I2C 接口(支持 SMBus/PMBus)，3 個(gè) USART 接口（支持 ISO7816 接口，LIN，IrDA 接口和調(diào)制解調(diào)控制） ，2 個(gè) SPI 接口(18M 位/秒） ，CAN 接口（2.0B 主動(dòng)） ，USB 2.0 全速接口本模塊上使用的 M3 單片機(jī)是 STM32F103VCT6，8M 主時(shí)鐘晶體，SWD 仿真接口。調(diào)試程序時(shí)可使用 J-LI

17、NK 仿真器，和 IAR Embedded Workbench 編譯環(huán)境軟件。（4）注意事項(xiàng)模塊上 POW1 綠色端子，用于直流電源輸入，必須按照先檢查電路接線無誤再加電的原則。M3 單片機(jī)的 IO 口設(shè)置為輸出時(shí)，禁止與其他 IO 或地線短路，以免燒壞 IO 口。 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊104. EPM240 可編程數(shù)字邏輯模塊可編程數(shù)字邏輯模塊（1）模塊電路圖圖 ID104 CPLD-EPM240 單片機(jī)模塊電路圖（2）接口定義說明1)定義為輸入引腳：J130 和 J131 連接的 EPM240 芯片引腳 PIN01PIN34（未引出的引腳除外） ；2)定義為輸出引腳：J132 和 J133

18、 連接的 EPM240 芯片引腳 PIN40PIN71（未引出的引腳除外） ；3)定義為輸出或輸入引腳：J134 和 J135 連接的 EPM240 芯片引腳 PIN74PIN99（未引出的引腳除外） ；4)JZ130 為 16.384MHZ 晶振。 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊115)模塊上 POW3 綠色端子，用于直流電源輸入，注意加電前檢測輸入電壓不可錯(cuò)序。6)模塊上 J201 為 CPLD 單片機(jī)的 JTAG 下載接口。（3）功能描述 20 世紀(jì) 70 年代，最早的可編程邏輯器件-PLD 誕生了。其輸出結(jié)構(gòu)是可編程的邏輯宏單元，因?yàn)樗挠布Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可由軟件完成（相當(dāng)于房子蓋好后人工設(shè)計(jì)局部室內(nèi)

19、結(jié)構(gòu)） ，因而它的設(shè)計(jì)比純硬件的數(shù)字電路具有很強(qiáng)的靈活性，但其過于簡單的結(jié)構(gòu)也使它們只能實(shí)現(xiàn)規(guī)模較小的電路。為彌補(bǔ) PLD 只能設(shè)計(jì)小規(guī)模電路這一缺陷，20 世紀(jì) 80 年代中期，推出了復(fù)雜可編程邏輯器件-CPLD。目前應(yīng)用已深入網(wǎng)絡(luò)、儀器儀表、汽車電子、數(shù)控機(jī)床、航天測控設(shè)備等方面。 CPLD 具有編程靈活、集成度高、設(shè)計(jì)開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計(jì)制造成本低、對設(shè)計(jì)者的硬件經(jīng)驗(yàn)要求低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無需測試、保密性強(qiáng)、價(jià)格大眾化等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的電路設(shè)計(jì)，因此被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的原型設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)(一般在10,000 件以下)之中。幾乎所有應(yīng)用中小規(guī)模通用數(shù)字集成電路的場合均可

20、應(yīng)用 CPLD 器件。CPLD 器件已成為電子產(chǎn)品不可缺少的組成部分，它的設(shè)計(jì)和應(yīng)用成為電子工程師必備的一種技能。 CPLD 是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開發(fā)軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。本模塊上使用的 CPLD 單片機(jī)是 EPM240GT100C，16.384MHZ 主時(shí)鐘晶體。標(biāo)準(zhǔn) JTAG下載口，防反插設(shè)計(jì)?？山?ByteBlasterII 和 USB-Blaster 下載電纜。開發(fā)工具軟件為QuartusII。（4）注意事項(xiàng)1） 模

21、塊上 POW3 綠色端子，用于直流電源輸入，必須按照先檢查電路接線無誤再加電的原則。2） CPLD 單片機(jī)的 IO 口設(shè)置為輸出時(shí)，禁止與其他 IO 或地線短路，以免燒壞 IO 口。 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊12(二二) 傳感器電路模塊傳感器電路模塊1. 溫濕度傳感器模塊溫濕度傳感器模塊（1）模塊電路圖圖 ID218 溫濕度傳感器模塊電路圖（2）接口定義說明1)單總線溫濕度傳感器 DHT11：其輸入輸出數(shù)據(jù)口連接 DB15 接口 J905 的 PIN04 引腳；2)單總線溫度傳感器 DS18B20：其輸入輸出數(shù)據(jù)口連接 DB15 接口 J905 的 PIN03 引腳；（3）功能描述1）DHT11

22、數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(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和卓越的長期穩(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、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)以程序的形式存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測型號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為 4 針單排引腳

23、封裝，連接方便。供電電壓： 3.35.5V DC輸 出： 單總線數(shù)字信號 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊13測量范圍： 濕度 20-90%RH， 溫度 050測量精度： 濕度+-5%RH， 溫度+-2分 辨 率： 濕度 1%RH， 溫度 1互 換 性： 可完全互換 ，長期穩(wěn)定性： 1%RH/年2） 新的 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B20、 DS1822 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器 同 DS1820 一樣，DS18B20 也 支

24、持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 -55C+125C，在-10+85C 范圍內(nèi),精度為0.5C。DS1822 的精度較差為 2C 。 現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。新的產(chǎn)品支持 3V5.5V 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 DS18B20 可以程序設(shè)定 912 位的分辨率，精度為0.5C。可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20 的性能是新一代產(chǎn)品中最

25、好的！性能價(jià)格比也非常出 色！ DS1820 開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測溫系統(tǒng)。供電電壓范圍： 3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電；獨(dú)特的單線接口方式： DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊多點(diǎn)組網(wǎng)功能： 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫測溫范圍： 55+125，在-10+85時(shí)精度為0.5可編程的分辨率： 為 912 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 0.5、0.25、0.125和 0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀， 但

26、不能正常工作。（4）注意事項(xiàng)1） 對單總線器件進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測試結(jié)果。2） 對單總線器件進(jìn)行發(fā)出命令時(shí)，程序總要等待到返回信號，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)線連接不好活斷線，程序接收不到返回信號，就容易進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)進(jìn)行硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)要給予重視。 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊142. 火焰煙霧傳感器模塊火焰煙霧傳感器模塊（1）模塊電路圖圖 ID219 火焰煙霧傳感器模塊電路圖（2）接口定義說明1)煙霧傳感器 U220：其輸出電平接口連接 DB15 接口 J210 的 PIN04 引腳，W210 調(diào)節(jié)檢測靈敏度（比較電壓閾值） ；2)火焰?zhèn)鞲衅?U221：其輸出電平接口

27、連接 DB15 接口 J210 的 PIN03 引腳，W211 調(diào)節(jié)檢測靈敏度（比較電壓閾值） ；（3）功能描述1） 煙霧傳感器 MQ2：由衛(wèi)星 AL2Q3 陶瓷管、SNO2 敏感層，測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。加熱器必須加熱一定時(shí)間后才能檢測氣體或煙霧，氣敏元件對不同種類、不同濃度的氣體煙霧有不同的電阻值。因此，在使用時(shí)靈敏度的調(diào)整時(shí)比較重要的。無煙霧可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器電路輸出電平應(yīng)為高電平；否則為低電平。2） 火焰?zhèn)鞲衅鳎?火焰是由各種燃燒生成物、中間物、高溫氣體、碳?xì)湮镔|(zhì)以及無機(jī)物質(zhì)為主體的高溫固體微粒構(gòu)成的?；鹧娴?/p>

28、熱輻射具有離散光譜的氣體輻射和連續(xù)光譜的固體輻射。不同燃燒物的火焰輻射強(qiáng)度、波長分布有所差異，但總體來說，其對應(yīng)火焰溫度的 1 2 m 近紅外波長域具有最大的輻射強(qiáng)度?；鹧?zhèn)?課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊15感器利用特制的紅外線接受管來檢測火焰，然后把火焰的亮度轉(zhuǎn)化為電平/電流信號的大小變化。無明火時(shí)，傳感器電路輸出電平應(yīng)為高電平；否則為低電平。（4）注意事項(xiàng)1）在測試火焰?zhèn)鞲衅鲿r(shí)，注意火焰探頭離火焰的距離不要太近，火焰探頭的工作溫度為-25 攝氏度85 攝氏度，溫度過高會(huì)造成永久損壞。3. 光敏傳感器模塊光敏傳感器模塊（1）模塊電路圖圖 ID215 光敏傳感器模塊電路圖（2）接口定義說明1)可見光光

29、敏傳感器 D605：其輸出電平接口連接 DB15 接口 J605 的 PIN03 引腳，W605 調(diào)節(jié)檢測靈敏度（比較電壓閾值） ；（3）功能描述光敏電阻器是利用 半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入入射射光光強(qiáng)強(qiáng)，電電阻阻減減小小，入入射射光光弱弱，電電阻阻增增 大大。光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的 光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導(dǎo)薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。一般光敏電阻器結(jié)構(gòu)如右圖所示。光敏電阻器通常由光敏層、玻璃

30、基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。主主要要參參數(shù)數(shù)與與特特性性 。1）光電流、亮電阻。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時(shí)，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮 電阻，常用“100LX”表示。2）暗電流、暗電阻。光敏電阻在一定的外加 電壓下，當(dāng)沒有光照射的時(shí)候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示。 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊163）靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時(shí)的電阻值（暗電阻）與受光照射時(shí)的電阻值（亮電阻）的相對變化值。4）光譜響應(yīng)。 光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長下的靈敏度畫成曲線

31、，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。 5）光照特性。光照特性指光敏電阻輸出的 電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。6）伏安特性曲線 。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。7）溫度系數(shù)。光敏電阻的光電效應(yīng)受 溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。8）額定功率。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時(shí)，其消耗的功率

32、就降低。本模塊中使用的 GL3516 光敏電阻的亮電阻為 5-10K，暗電阻為 0.6M。（4）注意事項(xiàng)無4. 人體紅外傳感器模塊人體紅外傳感器模塊（1）模塊電路圖圖 ID217 人體紅外傳感器模塊電路圖（2）接口定義說明1)人體紅外傳感器 J806：其輸出電平接口連接 DB15 接口 J605 的 PIN03 引腳；2)傳感器模塊上，有兩個(gè)調(diào)節(jié)電位器，一個(gè)是探測距離調(diào)節(jié)，一個(gè)是探測延時(shí)調(diào)節(jié)。3)狀態(tài)指示燈：DB15 接口 J605 的 PIN04 引腳控制 LED 燈的亮滅，高電平燈點(diǎn)亮，低電平燈熄滅。（3）功能描述 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊17熱釋電人體紅外線傳感器是上世紀(jì) 80 年代末期出現(xiàn)

33、的一種新型傳感器件。熱釋電人體紅外線傳感器由敏感單元、阻抗變換器和濾光窗等三大部分組成。1） 敏感單元：由鋯鈦酸鉛或 LiTaO3 制成。這些材料被做成很薄的薄片，每一片薄片相對的兩面各引出一根電極，在電極兩端則形成一個(gè)等效的小電容，兩極定義為 P1、P2。因?yàn)檫@兩個(gè)小電容是做在同一硅晶片上的，而它們形成的等效小電容能自身產(chǎn)生極化，極化的結(jié)果是，在電容的兩端產(chǎn)生極性相反的正、負(fù)電荷。但這兩個(gè)電容的極性是相反串聯(lián)的。這正是傳感器的獨(dú)特設(shè)計(jì)之處，因而使得它具有獨(dú)特的抗干擾性。當(dāng)傳感器沒有檢測到人體輻射出的紅外線信號時(shí)，由于 P1、P2 自身產(chǎn)生極化，在電容的兩端產(chǎn)生極性相反、電量相等的正、負(fù)電荷，

34、而這兩個(gè)電容的極性是相反串聯(lián)的，所以，正、負(fù)電荷相互抵消，回路中無電流，傳感器無輸出。當(dāng)人體靜止在傳感器的檢測區(qū)域內(nèi)時(shí)，照射到 P1、P2 上的紅外線光能能量相等，且達(dá)到平衡，極性相反、能量相等的光電流在回路中相互抵消。傳感器仍然沒有信號輸出。同理，在燈光或陽光下，因陽光移動(dòng)的速度非常緩慢，P1、P2 上的紅外線光能能量仍然可以看作是相等的，且在回路中相互抵消；再加上傳感器的響應(yīng)頻率很低（一般為 0.110Hz） ，即傳感器對紅外光的波長的敏感范圍很窄（一般為 515um） ，因此，傳感器對它們不敏感。當(dāng)環(huán)境溫度變化而引起傳感器本身的溫度發(fā)生變化時(shí)，因 P1、P2 做在同一硅晶片上的，它所產(chǎn)生

35、的極性相反、能量相等的光電流在回路中仍然相互抵消，傳感器無輸出。從原理上講，任何發(fā)熱體都會(huì)產(chǎn)生紅外線，熱釋電人體紅外線傳感器對紅外線的敏感程度主要表現(xiàn)在傳感器敏感單元的溫度所發(fā)生的變化，而溫度的變化導(dǎo)致電信號的產(chǎn)生。環(huán)境與自身的溫度變化由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了它不向外輸出信號；而傳感器的低頻響應(yīng)（一般為 0.110Hz）和對特定波長紅外線（一般為 515um）的響應(yīng)決定了傳感器只對外界的紅外線的輻射而引起傳感器的溫度的變化而敏感，而這種變化對人體而言就是移動(dòng)。所以，傳感器對人體的移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)敏感，對靜止或移動(dòng)很緩慢的人體不敏感；它可以抗可見光和大部分紅外線的干擾。2）濾光窗：它是由一塊薄玻璃片鍍上多層

36、濾光層薄膜而成的，濾光窗能有效地濾除 7.014um 波長以外的紅外線。例如，SCA02-1 對 7.514um 波長的紅外線的穿透量為 70%，在 6.5um 處時(shí)下降為 65%，而在 5.0um 處時(shí)陡降為 0.1%；P2288 的響應(yīng)波長為 614um，中心波長為10um。物體發(fā)射出的紅外線輻射能，最強(qiáng)波長和溫度的關(guān)系滿足 m*T=2989（um.k） （其中m 為最大波長，T 為絕對溫度） 。人體的正常體溫為 3637.5。C ，即 309310.5K，其輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長為 m=2989/（309310.5）=9.679.64um，中心波長為 9.65um。因此，人體輻射的最強(qiáng)

37、的紅外線的波長正好落在濾光窗的響應(yīng)波長（714um）的中心。所以，濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過，而最大限度地阻止陽光、燈光等可見光中的紅外線的通過，以免引起干擾。綜上所述，傳感器只對移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的人體和體溫近似人體的物體起作用。3）菲涅爾透鏡：不使用菲涅爾透鏡時(shí)傳感器的探測半徑不足 2 米，只有配合菲涅爾透鏡使用才能發(fā)揮最大作用。配上菲涅爾透鏡時(shí)傳感器的探測半徑可達(dá)到 10 米。例如，一些傳感器對遠(yuǎn)在20 米處快速行駛的汽車?yán)锏娜梭w也能可靠地檢測到。菲涅爾透鏡采用塑料片制作而成。注意觀察，透鏡在水平方向上分寸成 3 個(gè)部分，每一部分在豎直方向上又等分成若干不同的區(qū)域。最上面部分的每一等份

38、為一個(gè)透鏡單元，它們由一個(gè)個(gè)同心圓構(gòu)成，同心圓圓心在 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊18透鏡單元內(nèi)。中間和下半部分的每一等份也為分別一個(gè)透鏡單元，同樣由同心圓構(gòu)成，但同心圓圓心不在透鏡單元內(nèi)。當(dāng)光線通過這些透鏡單元后，就會(huì)形成明暗相間的可見區(qū)和盲區(qū)。由于每一個(gè)透鏡單元只有一個(gè)很小的視角，視角內(nèi)為可見區(qū)，視角外為盲區(qū)。任何兩個(gè)相鄰?fù)哥R單元之間均以一個(gè)盲區(qū)和可見區(qū)相間隔，它們斷續(xù)而不重疊和交叉。這樣，當(dāng)把透鏡放在傳感器正前方的適當(dāng)位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)的人體一旦出現(xiàn)在透鏡的前方，人體輻射出的紅外線通過透鏡后在傳感器上形成不斷交替變化的陰影區(qū)（盲區(qū)）和明亮區(qū)（可見區(qū)） ，使傳感器表面的溫度不斷發(fā)生變化，從而輸出電信號。

39、也可以這樣理解，人體在檢測區(qū)內(nèi)活動(dòng)時(shí)，一離開一個(gè)透鏡單元的視場，又會(huì)立即進(jìn)入另一個(gè)透鏡單元的視場， （因?yàn)橄噜復(fù)哥R單元之間相隔很近） ，傳感器上就出現(xiàn)隨人體移動(dòng)的盲區(qū)和可見區(qū)，導(dǎo)致傳感器的溫度變化，而輸出電信號。菲涅爾透鏡不僅可以形成可見區(qū)和盲區(qū)，還有聚焦作用，其焦點(diǎn)一般為 5 厘米左右，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況或資料提供的說明調(diào)整菲涅爾透鏡與傳感器之間的距離，一般把透鏡固定在傳感器正前方 15 厘米的地方。菲涅爾透鏡一般采用聚乙烯塑料片制成，顏色為乳白色或黑色，呈半透明狀，但對波長為 10um 左右的紅外線來說卻是透明的。本模塊中的人體紅外感應(yīng)模塊，輸出信號電平為 0V/3.3V，偵測靈敏

40、度可調(diào)（模塊上的Sx 電位器，順時(shí)針靈敏度調(diào)高） ，偵測反應(yīng)延時(shí)時(shí)間可調(diào)（模塊上的 Tx 電位器，順時(shí)針延時(shí)加長，0.5200S） 。（4）注意事項(xiàng)調(diào)整模塊上的電位器是單圈調(diào)節(jié)，需輕輕擰動(dòng)，否則很容易損壞電位器。5. 震動(dòng)傳感器模塊震動(dòng)傳感器模塊（1）模塊電路圖圖 ID220 震動(dòng)傳感器模塊電路圖（2）接口定義說明 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊191)震動(dòng)開關(guān)傳感器 R211：其輸出電平接口連接 DB15 接口 J210 的 PIN03 引腳，W207 調(diào)節(jié)比較電壓閾值。（3）功能描述震動(dòng)開關(guān)，也就是在感應(yīng)震動(dòng)力大小將感應(yīng)結(jié)果傳遞到電路裝置，并使電路啟動(dòng)工作的電子開關(guān)。又有人稱為振動(dòng)開關(guān)，還有一些人稱

41、之為滑動(dòng)開關(guān)或晃動(dòng)開關(guān)等等，其實(shí)這些叫法并不完全正確。業(yè)內(nèi)的叫法一般分開為兩大類，彈簧開關(guān)與滾珠開關(guān)。業(yè)內(nèi)一般也就統(tǒng)一將彈簧開關(guān)與滾珠開關(guān)兩大類合稱為震動(dòng)開關(guān)了。震動(dòng)開關(guān)主要應(yīng)用于電子玩具、小家電、運(yùn)動(dòng)器材以及各類防盜器等產(chǎn)品中。震動(dòng)開關(guān)因?yàn)閾碛徐`活且靈敏的觸發(fā)性，成為許多電子產(chǎn)品中不可或缺的電子元件。以專業(yè)角度來分析，我們還是分為彈簧開關(guān)與滾珠開關(guān)兩大類來看。兩大類開關(guān)都有兩個(gè)比較重要的指標(biāo)特性，靈敏度和方向性。彈簧開關(guān)的靈敏度是指不同的產(chǎn)品，在實(shí)際裝置中會(huì)產(chǎn)生因感應(yīng)震動(dòng)力大小不同的差異,此差異稱為靈敏度。使用者會(huì)因?yàn)椴煌a(chǎn)品的需求，而選擇不同感應(yīng)震動(dòng)力大小的震動(dòng)開關(guān)來滿足自己產(chǎn)品的靈敏度。

42、例如一個(gè)玩具拿在手上輕微搖晃和一個(gè)球丟到地上或墻上，就會(huì)要求不同感應(yīng)的彈簧開關(guān)來感應(yīng)震動(dòng)力與電子電路匹配。方向性是指受力方向，而受力方向粗略分為立體的六面，上下左右前后等六面。一般的產(chǎn)品只有靈敏度的要求并沒有方向性的要求，因此要先了解使用者的產(chǎn)品的用途，才能建議使用者使用那種型號的彈簧開關(guān)。而滾珠開關(guān)與彈簧開關(guān)最大的區(qū)別在于：彈簧開關(guān)是感應(yīng)震動(dòng)力或離心力的大小，最好為直立使用。而滾珠開關(guān)是感應(yīng)角度的變化，最好平鋪使用。滾珠開關(guān)的靈敏度，就是感應(yīng)角度大小，將感應(yīng)結(jié)果傳遞到電路裝置使電路啟動(dòng)。在實(shí)際裝置中就會(huì)產(chǎn)生因不同的產(chǎn)品感應(yīng)角度大小不同的差異,此差異稱為靈敏度。使用者會(huì)因?yàn)椴煌a(chǎn)品的需求，而要

43、求不同感應(yīng)角度大小的滾珠開關(guān)來滿足產(chǎn)品的靈敏度。例如用手拿起一個(gè)杯子在輕微角度傾斜時(shí)，電路裝置就必須使 IC 啟動(dòng) LED 閃亮或發(fā)出聲音。客戶就會(huì)要求不同感應(yīng)的滾珠開關(guān)來感應(yīng)角度，與電子電路匹配。滾珠開關(guān)的方向性是指傾斜角度的方向，其方向粗略為左右二面。a.青銅蓋 b.青銅珠子-底層鍍鎳-表層鍍金c.青銅管-底層鍍鎳-表層鍍金 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊20d. ABS 膠座或 PC 膠座e. VC 熱縮套管 f. 硬青銅導(dǎo)針-底層鍍鎳-表層鍍金g. 磷銅彈簧夾本模塊中，使用的震動(dòng)開關(guān)為滾珠開關(guān)。（4）注意事項(xiàng)無6. 超聲波測距傳感器模塊超聲波測距傳感器模塊（1）模塊電路圖圖 ID212 超聲波測

44、距傳感器模塊電路圖（2）接口定義說明1)超聲波傳感器模塊 J306 的測距觸發(fā)脈沖控制端 TRIG 連接 DB15 接口 J305 的PIN04 引腳；2)超聲波傳感器模塊 J306 的測距持續(xù)高電平接收端 ECHO 連接 DB15 接口 J305 的PIN03 引腳；3)DB15 接口 J305 的 PIN01 引腳，控制 LED 燈的亮滅狀態(tài)。（3）功能描述由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計(jì)算簡單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，

45、超聲波測距主要應(yīng)用于倒車提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場等的距離測量。 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊21超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2 。這就是所謂的時(shí)間差測距法。由此可見，超聲波測距原理與雷達(dá)原理是一樣的。測距的公式表示為：L=CT式中 L 為測量的距離長度；C 為超聲波在空氣中的傳播速度；T 為測量距離傳播的時(shí)間差(T 為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半)。本超聲波測距模塊

46、使用方法簡單,一個(gè)控制口 TRIG 發(fā)一個(gè) 10US 以上的高電平,就可以在接收口等待高電平輸出.一有輸出就可以開定時(shí)器計(jì)時(shí),當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值,此時(shí)就為此次測距的時(shí)間,方可算出距離.如此不斷的周期測,就可以達(dá)到你移動(dòng)測量的值了。模塊工作原理：a. 采用 IO 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號；b. 模塊自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40khz 的方波，自動(dòng)檢測是否有信號返回；c. 有信號返回，通過 IO 輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是微波信號發(fā)出并返回持續(xù)的時(shí)間。測試距離=(高電平時(shí)間*聲速)/2 聲速約等于 340m/S（4）注意事項(xiàng)單次測量的數(shù)據(jù)不一定準(zhǔn)確，需要多次測量

47、去除最大最小值求平均值。7. RFID 刷卡模塊刷卡模塊（1）模塊電路圖 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊22圖 ID203 RFID 射頻感應(yīng)模塊電路圖（2）接口定義說明1)RFID 感應(yīng)模塊 J302 的 SDA 連接 DB15 接口 J301 的 PIN05 引腳；2)RFID 感應(yīng)模塊 J302 的 SCK 連接 DB15 接口 J301 的 PIN04 引腳；3)RFID 感應(yīng)模塊 J302 的 MOSI 連接 DB15 接口 J301 的 PIN03 引腳；4)RFID 感應(yīng)模塊 J302 的 MISO 連接 DB15 接口 J301 的 PIN02 引腳；5)RFID 感應(yīng)模塊 J302 的

48、 RST 連接 DB15 接口 J301 的 PIN01 引腳；6)DB15 接口 J305 的 PIN06 引腳，控制 LED 燈的亮滅狀態(tài)。（3）功能描述本感應(yīng)模塊采用 Philips MFRC522 原裝芯片設(shè)計(jì)讀卡電路，MF RC522 是應(yīng)用于13.56MHz 非接觸式通信中高集成度的讀寫卡芯片，是 NXP 公司針對“三表”應(yīng)用推出的一款低電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫卡芯片，是智能儀表和便攜式手持設(shè)備研發(fā)的較好選擇。 MF RC522 利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在 13.56MHz 下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。支持 14443A 兼容應(yīng)答器信號。數(shù)字部分

49、處理 ISO14443A幀和錯(cuò)誤檢測。此外，還支持快速 CRYPTO1 加密算法，用語驗(yàn)證 MIFARE 系列產(chǎn)品。MFRC522 支持 MIFARE 系列更高速的非接觸式通信，雙向數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá) 424kbit/s。 作為 13.56MHz 高集成度讀寫卡系列芯片家族的新成員，MF RC522 與 MF RC500 和 MF RC530有不少相似之處，同時(shí)也具備許多特點(diǎn)和差異。它與主機(jī)間通信采用 SPI 模式，有利于減少連線，縮小 PCB 板體積，降低成本。SPI 數(shù)據(jù)傳輸速率：最大 10Mbit/s。（4）注意事項(xiàng)本感應(yīng)模塊支持的卡類型：mifare1 S50、mifare1 S70、m

50、ifare UltraLight、mifare Pro、mifare Desfire。8. 三軸加速度、三軸角速度、三軸磁阻傳感器模塊三軸加速度、三軸角速度、三軸磁阻傳感器模塊（1）模塊電路圖 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊23圖 ID230 三軸加速度角速度磁阻傳感器模塊電路圖（2）接口定義說明1)U260 芯片 MPU6050 的 PIN24 引腳 SDA 連接 DB15 接口 J260 的 PIN01 引腳；2)U260 芯片 MPU6050 的 PIN23 引腳 SCL 連接 DB15 接口 J260 的 PIN02 引腳；3)U261 芯片 HMC5883L 的 PIN01 引腳 SCL 通過

51、 J261 開關(guān)選擇，可以連接 DB15 接口J260 的 PIN05 引腳，也可以連接 U260 芯片的 PIN07 引腳 AUX_CL；4)U261 芯片 HMC5883L 的 PIN16 引腳 SDA 通過 J262 開關(guān)選擇，可以連接 DB15 接口J260 的 PIN04 引腳，也可以連接 U260 芯片的 PIN06 引腳 AUX_DA；5)U261 芯片 HMC5883L 的 PIN15 引腳 DRDY 連接 DB15 接口 J260 的 PIN03 引腳；（3）功能描述本感應(yīng)模塊采用 MPU6050 和 HMC5883L 原裝芯片設(shè)計(jì)的九軸運(yùn)動(dòng)傳感電路。MPU6050 是全球首

52、例 6 軸運(yùn)動(dòng)處理傳感器。它集成了 3 軸 MEMS 陀螺儀，3 軸MEMS 加速度計(jì)，以及一個(gè)可擴(kuò)展的數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器 DMP（Digital Motion Processor） ，可用 I2C 接口連接一個(gè)第三方的數(shù)字傳感器，比如磁力計(jì)。擴(kuò)展之后就可以通過其 I2C 或 SPI 接口輸出一個(gè) 9 軸的信號（SPI 接口僅在 MPU-6000 可用） 。MPU-6050 也可以通過其 I2C 接口連接非慣性的數(shù)字傳感器，比如壓力傳感器。 MPU-6050 對陀螺儀和加速度計(jì)分別用了三個(gè) 16 位的 ADC，將其測量的模擬量轉(zhuǎn)化為可輸出的數(shù)字量。為了精確跟蹤快速和慢速的運(yùn)動(dòng)，傳感器的測量范圍都是

53、用戶可控的，陀螺儀可測范圍為250，500，1000，2000/秒（dps） ，加速度計(jì)可測范圍為2，4，8，16g。一個(gè)片上 1024 字節(jié)的 FIFO，有助于降低系統(tǒng)功耗。和所有設(shè)備寄存器之間的通信采用 400kHz 的 I2C 接口或 1MHz 的 SPI 接口（SPI 僅 MPU-6000 可用） 。對于需要高速傳輸?shù)膽?yīng)用，對寄存器的讀取和中斷可用 20MHz 的 SPI。 另外，片上還內(nèi)嵌了一個(gè)溫度傳感器和在工作環(huán)境下僅有1%變動(dòng)的振蕩器。芯片尺寸440.9mm，采用 QFN 封裝（無引線方形封裝） ，可承受最大 10000g 的沖擊，并有可編程的低通濾波器。 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊2

54、4HMC5883L 是霍尼韋爾公司產(chǎn)的帶數(shù)字接口的弱磁傳感器表貼高集成模塊，常應(yīng)用于羅盤和磁場檢測領(lǐng)域。HMC5883L 包括了先進(jìn)的高分辨率 HMC118X 系列磁阻傳感器，并附帶霍尼韋爾專利的集成嗲努力包括放大器、自動(dòng)消磁驅(qū)動(dòng)器、偏差校準(zhǔn)、能使羅盤精度控制在12 度的 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。I2C 系列總線接口，在本模塊中可與 MPU6050 芯片連接，也可直接連接 DB15 接口引腳（單片機(jī)）（4）注意事項(xiàng)無 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊259. 空氣質(zhì)量傳感器模塊空氣質(zhì)量傳感器模塊（1）模塊電路圖圖 ID233 空氣質(zhì)量傳感器模塊電路圖（2）接口定義說明1)DB15 接口 J267 的 PIN0

55、4 引腳接傳感器輸出引腳 P33_INT1，無污染氣體時(shí)輸出高電平；2)測試針 TP265 為傳感器輸出電壓測量點(diǎn)；3)電位器 W265 為傳感器輸出電平電壓比較器閾值調(diào)整電位器；（3）功能描述本傳感器模塊采用是 MQ135 空氣質(zhì)量傳感器。MQ135 氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二央化錫（SnO2） 。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在污染氣體時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中污染氣體濃度的增加而增大，所需外圍電路簡單。MQ135 傳感器對空氣中的氨氣、硫化物、笨系蒸汽的靈敏度高，對煙霧和其他有害的物質(zhì)的監(jiān)測也很理想，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。如下圖所示，為傳感器的基本測試電路。

56、該電路需要施加 2 個(gè)電壓：加熱器電壓 VH 和測試電壓。其中 VH 用于為傳感器提供特定的工作溫度，VC 則用于測定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電路 RL 上的電壓 VRL。（4）注意事項(xiàng) 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊26本模塊未將傳感器輸出的模擬電壓引導(dǎo)單片機(jī)引腳上，但用測試針引出。10.聲音傳感器模塊聲音傳感器模塊（1）模塊電路圖圖 ID234 聲音傳感器模塊電路圖（2）接口定義說明1)DB15 接口 J268 的 PIN03 引腳接傳感器輸出數(shù)字信號 DOUT，有聲音時(shí)輸出同矩形波；2)DB15 接口 J268 的 PIN05 引腳接傳感器輸出模擬信號 AOUT，信號可由 TP270 測試點(diǎn)測量；3)電

57、位器 W270 為傳感器輸出模擬信號 AOUT 幅值調(diào)整電位器；（3）功能描述本傳感器模塊可檢測周圍環(huán)境的聲音有無和聲音強(qiáng)度大小。本模塊輸出數(shù)字信號DOUT 和模擬 AOUT 兩種信號。數(shù)字信號由 NE555 構(gòu)成的脈沖啟動(dòng)器電路，當(dāng)發(fā)聲源接近咪頭時(shí)，芯片 U275 的Pin2 引腳輸入電平由高變低產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，觸發(fā) 555 電路的暫穩(wěn)態(tài)開始；當(dāng)發(fā)生源遠(yuǎn)離，負(fù)脈沖洗好小時(shí)，電路暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，為下一次控制做好準(zhǔn)備。模擬信號則由 LM386 音頻集成功率放大器電路放大后輸出。放大器在本電路中的放大倍數(shù)固定，但輸入信號的幅度可由 W270 電位器調(diào)節(jié)，間接控制放大器輸出的信號幅度。（4）注意事項(xiàng)調(diào)節(jié)

58、電位器 W270 時(shí)，需用示波器實(shí)時(shí)監(jiān)控測試點(diǎn) TP270 的信號幅度，控制輸出的模擬信號最高幅度不超過單片機(jī)的 AD 采樣參考電壓值。 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊2711.電流傳感器模塊電流傳感器模塊（1）模塊電路圖圖 ID235 電流傳感器模塊電路圖（2）接口定義說明1)DB15 接口 J269 的 PIN04 引腳接傳感器輸出模擬信號 AOUT；2)測試針 TP275 為模擬信號 AOUT 測量點(diǎn)；測試點(diǎn) TP276 為信號地線；3)端子 P271 為待測電流接入點(diǎn)，電流從正極輸入，負(fù)極流出；（3）功能描述本傳感器模塊采用原裝進(jìn)口 ACS712ELCTR-05B 芯片，單電源 5V 工作，工作

59、電流10mA,可測量正負(fù) 5 安培電流。端子 P271 為待測電流輸入端子，接線是注意電流方向，芯片 IP+為電源輸入正端，IP-為電源輸入負(fù)端。無電流時(shí)，輸出口 AOUT 電壓為穩(wěn)定的電源中點(diǎn)電壓，及VCCx0.5。輸入電流大小與輸出電壓大小成比例，即 185mV/A。芯片內(nèi)部輸入輸出絕緣隔離，最高可抗 2.1KV 電壓脈沖。（4）注意事項(xiàng)待測電流方向與輸出電壓高低變化方向有關(guān)。 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊2812.霍爾傳感器模塊霍爾傳感器模塊（1）模塊電路圖圖 ID236 霍爾傳感器模塊電路圖（2）接口定義說明1)DB15 接口 J350 的 PIN04 引腳接傳感器輸出電平信號 P33_INT

60、1；2)U350 為霍爾傳感器 A3144E；（3）功能描述本傳感器模塊采用原裝進(jìn)口 A3144E 霍爾傳感器，A3144 是 Allegro MicroSystems公司生產(chǎn)的寬溫、開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器。它由電壓調(diào)整電路、反相電源保護(hù)電路、霍爾元件、溫度補(bǔ)償電路、微信號放大器、施密特觸發(fā)器和 OC 門輸出級電路構(gòu)成，如下圖所示?，F(xiàn)代生產(chǎn)過程控制中，經(jīng)常需要確定設(shè)備的位置?；魻杺鞲衅魇菬o觸點(diǎn)的，在開關(guān)狀態(tài)時(shí)無火花，不產(chǎn)生干擾，使用壽命長，靈敏度高，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。（4）注意事項(xiàng)霍爾傳感器 A3144 輸出為 OC 門電路，所以輸出需上拉電路。 課程設(shè)計(jì)模塊使用手冊2913.顏色傳感器模塊顏