第四-4章單片機(jī)輸入電路設(shè)計(jì)

1、 本章內(nèi)容本章內(nèi)容第四章第四章單片機(jī)在大學(xué)生科技單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用大賽典型競(jìng)賽題目大賽典型競(jìng)賽題目分析分析單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)與科技創(chuàng)新單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)與科技創(chuàng)新電源電路設(shè)計(jì)電源電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)輸出通道電路設(shè)計(jì)輸出通道電路設(shè)計(jì)人機(jī)接口電路設(shè)計(jì)人機(jī)接口電路設(shè)計(jì) 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 是單片機(jī)與測(cè)控對(duì)象相連的部分，是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集的輸入通道。 來自被控對(duì)象的現(xiàn)場(chǎng)信息按物理量的特征可分為模擬量和數(shù)字量?jī)煞N。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)

2、輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 “開關(guān)開關(guān)”的基本形式的基本形式: : 開關(guān)在智能裝置中被用來設(shè)置工作狀態(tài)和命令，以便選擇不同的功能。開關(guān)只有“斷開斷開”與與“閉合閉合”兩種穩(wěn)定（由機(jī)械保證）的.下圖為一些常用開關(guān)的例子。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 “開關(guān)開關(guān)”的基本形式的基本形式: : 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 如把

3、現(xiàn)場(chǎng)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。如把現(xiàn)場(chǎng)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。 用用RCRC濾波器濾出高頻干擾。濾波器濾出高頻干擾。 用穩(wěn)壓管和限流電阻作過電壓保護(hù)；用穩(wěn)壓用穩(wěn)壓管和限流電阻作過電壓保護(hù)；用穩(wěn)壓管或壓敏電阻把瞬態(tài)尖峰電壓箝位在安全電平上。管或壓敏電阻把瞬態(tài)尖峰電壓箝位在安全電平上。 串聯(lián)一個(gè)二極管防止反極性電壓輸入。串聯(lián)一個(gè)二極管防止反極性電壓輸入。 用光耦隔離器實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部的完全電隔離。用光耦隔離器實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部的完全電隔離。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 4.4 4.4 輸入通道電

4、路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 有些用于檢測(cè)流量、轉(zhuǎn)速的傳感器發(fā)出有些用于檢測(cè)流量、轉(zhuǎn)速的傳感器發(fā)出的是脈沖頻率信號(hào)，對(duì)于大量程可以設(shè)計(jì)一的是脈沖頻率信號(hào)，對(duì)于大量程可以設(shè)計(jì)一種定時(shí)計(jì)數(shù)輸入接口電路，即在一定的采樣種定時(shí)計(jì)數(shù)輸入接口電路，即在一定的采樣時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)輸入的脈沖個(gè)數(shù)，然后根據(jù)傳感時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)輸入的脈沖個(gè)數(shù)，然后根據(jù)傳感器的比例系數(shù)可換算出所檢測(cè)的物理量。器的比例系數(shù)可換算出所檢測(cè)的物理量。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中

5、的應(yīng)用 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用。數(shù)。數(shù)字信號(hào)不僅在時(shí)間上是離散的，而且在數(shù)值上也是離散的。類字信號(hào)不僅在時(shí)間上是離散的，而且在數(shù)值上也是離散的。類似于從總體中抽樣研究分布，故稱采樣。似于從總體中抽樣研究分布，故稱采樣。v以一定時(shí)間間隔對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣，使連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散以一定時(shí)間間隔對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣，使連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散的脈沖序列。的脈沖序列。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的

6、應(yīng)用。為了不丟失被采樣信號(hào)所攜帶的信息，實(shí)時(shí)。為了不丟失被采樣信號(hào)所攜帶的信息，實(shí)時(shí)采樣的采樣頻率應(yīng)滿足采樣定理（香農(nóng)定理）的要求，當(dāng)采樣采樣的采樣頻率應(yīng)滿足采樣定理（香農(nóng)定理）的要求，當(dāng)采樣頻率不滿足采樣定理時(shí)將產(chǎn)生信號(hào)混迭現(xiàn)象，使采樣后波形中頻率不滿足采樣定理時(shí)將產(chǎn)生信號(hào)混迭現(xiàn)象，使采樣后波形中增加了額外的低頻成分，造成失真，引起誤差。增加了額外的低頻成分，造成失真，引起誤差。 在工程上采樣頻率應(yīng)取被采樣信號(hào)所含最高頻率的在工程上采樣頻率應(yīng)取被采樣信號(hào)所含最高頻率的K K倍，倍，通常通常K10K102020。還應(yīng)在。還應(yīng)在A/DA/D轉(zhuǎn)換之前加入抗混迭模擬濾波器轉(zhuǎn)換之前加入抗混迭模擬濾波器

7、AFAF，濾掉多余的高頻分量。濾掉多余的高頻分量。 香農(nóng)定理：為使采樣信號(hào)能夠復(fù)現(xiàn)原連續(xù)信號(hào)，采樣頻率香農(nóng)定理：為使采樣信號(hào)能夠復(fù)現(xiàn)原連續(xù)信號(hào)，采樣頻率ss和連續(xù)信號(hào)和連續(xù)信號(hào)e(t)e(t)最高頻率最高頻率maxmax之間的關(guān)系必須滿足：之間的關(guān)系必須滿足： s2s2maxmax 或：或： T/T/maxmax 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 ( (推薦推薦) )工業(yè)過程變量采樣周期：工業(yè)過程變量采樣周期：v 流量流量 0.5s 0.5s v 壓力壓力 1s1sv 液位液位 2s 2s v 溫

8、度溫度 5s5s 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用由兩部分組成：一是信號(hào)的濾波、放大、由兩部分組成：一是信號(hào)的濾波、放大、采樣、保持、轉(zhuǎn)換部分；二是單片機(jī)及其接口部分；如圖所示。采樣、保持、轉(zhuǎn)換部分；二是單片機(jī)及其接口部分；如圖所示。 接口程序的任務(wù)為接口程序的任務(wù)為: : 對(duì)接口初始化，確定采樣通道、采樣頻對(duì)接口初始化，確定采樣通道、采樣頻率、中斷方式率、中斷方式, ,啟動(dòng)啟動(dòng)A/D,A/D,讀取結(jié)果讀取結(jié)果, ,作前期數(shù)據(jù)處理，存入指定作前期數(shù)據(jù)處理，存入指定單元等。單元等。 4.4 4.4

9、輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 傳感器及變換器：采集現(xiàn)場(chǎng)的各種信號(hào)，并變換成電信號(hào)(電壓信號(hào)或電流信號(hào))，以滿足單片機(jī)的輸入要求?，F(xiàn)場(chǎng)信號(hào)有各種各樣，有電信號(hào)，如電壓、電流、電磁量等；也有非電量信號(hào)，如溫度、濕度、壓力、流量、位移量等，對(duì)于不同物理量應(yīng)選擇相應(yīng)的傳感器。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 放大器：對(duì)傳感器輸出的微弱信號(hào)，進(jìn)行放大處理處理成滿足A/D轉(zhuǎn)換要求的輸入信號(hào)。如果傳感器輸出的信號(hào)滿足A/D轉(zhuǎn)

10、換要求，可以省略。 濾波器：減少來自各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 采樣保持器：在單片機(jī)的控制下，在某一個(gè)時(shí)刻采樣模擬信號(hào)的值，并能保持該瞬時(shí)值，直到下一次重新采樣。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)：實(shí)現(xiàn)一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器分時(shí)對(duì)多路模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如果是一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)用一個(gè)信號(hào)，可以省略。 A/D轉(zhuǎn)換器：實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)向數(shù)字轉(zhuǎn)換，量化。 4.4 4.4 輸

11、入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 熱電偶溫度傳感器：熱電偶溫度傳感器： 是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的，將任意兩種是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的，將任意兩種不同的導(dǎo)體不同的導(dǎo)體A-BA-B組成一個(gè)閉合回路，只要它組成一個(gè)閉合回路，只要它們的兩個(gè)接點(diǎn)們的兩個(gè)接點(diǎn)t1t1，t2t2的溫度不同，的溫度不同，在回路在回路里就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)里就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，如右圖所示：，如右圖所示： 在單片機(jī)應(yīng)用中，常用的測(cè)量參數(shù)有溫度，壓力，濕度，在單片機(jī)應(yīng)用中，常用的測(cè)量參數(shù)有溫度，壓力，濕度，液位，速度，位移等。我們對(duì)常用的傳感器作一詳細(xì)的介紹。液位，

12、速度，位移等。我們對(duì)常用的傳感器作一詳細(xì)的介紹。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用常用熱電偶的代號(hào)，分度號(hào)及測(cè)量范圍見表常用熱電偶的代號(hào)，分度號(hào)及測(cè)量范圍見表名稱代號(hào)分設(shè)號(hào)測(cè)量范圍C銅-康銅WRC（T）CK-200-+300鎳鉻-考銅WRK（E）EA-20-800鎳鉻-鎳硅WRN（K）EU-20-1300鉑銠10-鉑WRP（S）LB-30-1600鉑銠10-鉑銠6WRR（B）LB-20-1800 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)

13、在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 熱電阻溫度傳感器：熱電阻溫度傳感器： 它是利用鉑電阻，銅電阻，熱敏電阻的阻值隨溫度而變化的原理測(cè)量溫度的，這一類傳感器的適用范圍在-200-+650C，有較高的靈敏度。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 熱電阻溫度傳感器：熱電阻溫度傳感器： 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 半導(dǎo)體集成溫度傳感器半導(dǎo)體集成溫度傳感器 利用半導(dǎo)體利用半導(dǎo)體PNPN實(shí)現(xiàn)的。該傳感器的線性度好，

14、使實(shí)現(xiàn)的。該傳感器的線性度好，使用方便，可以直接輸出電壓信號(hào)，或電流信號(hào)。用方便，可以直接輸出電壓信號(hào)，或電流信號(hào)。典型應(yīng)用如圖 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 壓力測(cè)量壓力測(cè)量 在工業(yè)、航空、航天、汽車、氣象、在工業(yè)、航空、航天、汽車、氣象、海洋、醫(yī)療等方面有大量的應(yīng)用海洋、醫(yī)療等方面有大量的應(yīng)用。 利用壓力可以測(cè)量液體、水的高度和壓力，可以利用壓力可以測(cè)量液體、水的高度和壓力，可以測(cè)量血壓、氣體質(zhì)量和重量等參數(shù)。測(cè)量血壓、氣體質(zhì)量和重量等參數(shù)。 壓力（又稱壓強(qiáng)）的單位是帕（壓力（又稱壓強(qiáng)）的

15、單位是帕（PaPa），），1 1帕帕=1=1牛牛/ /米米2 2，常用千帕（，常用千帕（KPaKPa），兆帕（），兆帕（MPaMPa）表示，工業(yè)上）表示，工業(yè)上使用的壓力單位有使用的壓力單位有Kg/cm2Kg/cm2和和mmHgmmHg，mmHgmmHg幾種幾種。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 各個(gè)壓力（又稱壓強(qiáng)）的單位之間的關(guān)系見表各個(gè)壓力（又稱壓強(qiáng)）的單位之間的關(guān)系見表1 1： 單位Pa(帕)Kg/cm2atm(大氣壓)MmHgMmH201Pa11.0997*1059.8692*10-67

16、.5006*10-30.101971Kg/ cm29.80665*10410.96784735.5591041mmHg1.33325*1021.3595*10-31.316*10-3113.5951mmH209.8063750.9997*10-40.96287*10-47.3556*10-21 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 壓電傳感器壓電傳感器 在受到壓力的時(shí)候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)。在受到壓力的時(shí)候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)。根據(jù)這個(gè)效應(yīng)研制出了壓力傳感器。根據(jù)這個(gè)效應(yīng)研制出了壓力傳

17、感器。 壓電材料：石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。壓電材料：石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 壓電傳感器壓電傳感器-主要應(yīng)用主要應(yīng)用 壓電式加速度傳感器：壓電式加速度傳感器：是一種常用的加速度計(jì)。其結(jié)是一種常用的加速度計(jì)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在飛機(jī)、汽構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的

18、特殊地位。的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。 壓電式傳感器：壓電式傳感器： 測(cè)量大的壓力傳感器：測(cè)量大的壓力傳感器：如：用來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒如：用來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力與真空度。在軍事工業(yè)，可用它來測(cè)量槍炮子彈在膛中壓力與真空度。在軍事工業(yè)，可用它來測(cè)量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。 測(cè)量微小的壓力傳感器：測(cè)量微小的壓力傳感器：如在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說如在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器。心室導(dǎo)管式微音器。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中

19、的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 其他壓力傳感器其他壓力傳感器v電容式壓力傳感器：電容式壓力傳感器： 利用被測(cè)壓力使金屬膜片之間的距離減少，電容量增加的利用被測(cè)壓力使金屬膜片之間的距離減少，電容量增加的原理制成的，可以測(cè)量液體和氣體。原理制成的，可以測(cè)量液體和氣體。v硅壓阻式壓力傳感器：硅壓阻式壓力傳感器： 是利用的壓阻效應(yīng)制成的新型壓力傳感器，在一塊單晶硅是利用的壓阻效應(yīng)制成的新型壓力傳感器，在一塊單晶硅的基片上用擴(kuò)散工藝制成的應(yīng)變?cè)趹?yīng)變?cè)艿綁毫Φ幕嫌脭U(kuò)散工藝制成的應(yīng)變?cè)?，在?yīng)變?cè)艿綁毫Φ淖饔?，引起電阻值產(chǎn)生變化。的作用，引起電阻值產(chǎn)生變化。 特點(diǎn)：體積小，系數(shù)度

20、高，測(cè)量范圍寬，精度高。特點(diǎn)：體積小，系數(shù)度高，測(cè)量范圍寬，精度高。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 v它在接收到紅外光線時(shí)，會(huì)它在接收到紅外光線時(shí)，會(huì)隨紅外光的功率大小而輸出隨紅外光的功率大小而輸出電壓信號(hào)，用于人體，火焰電壓信號(hào)，用于人體，火焰的檢測(cè)，傳感器的外形及電的檢測(cè)，傳感器的外形及電路如右圖所示：路如右圖所示： 如圖所示，窗口用于紅外光線的射入。傳感器元件感受到紅外光線后，產(chǎn)生電荷，通過放大器，轉(zhuǎn)換成電壓輸出。 作電源開關(guān)控制、防盜防火報(bào)警、自動(dòng)覽測(cè)、人體發(fā)熱檢測(cè)。 4.4 4.4

21、輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。化來實(shí)現(xiàn)控制的。 組成：組成：有三部分構(gòu)成。有三部分構(gòu)成。v發(fā)送器：對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束。光源：發(fā)光二極發(fā)送器：對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束。光源：發(fā)光二極管管(LED)(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管等。、激光二極管及紅外發(fā)射二極管等。v接收器：有光電二極管、光電三極管、光電池接收器：有光電二極管、光電三極管、光電池組成。組成。v檢測(cè)電路：能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。檢測(cè)電路：能濾

22、出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 槽型光電傳感器槽型光電傳感器 把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從槽中通過時(shí)，光被遮擋，光電開關(guān)便動(dòng)作，槽中通過時(shí)，光被遮擋，光電開關(guān)便動(dòng)作，輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。 4.4 4.4

23、 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 槽型光電傳感器槽型光電傳感器- -應(yīng)用應(yīng)用 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 對(duì)射型光電傳感器對(duì)射型光電傳感器 是由相互分離的一個(gè)發(fā)光器和是由相互分離的一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開關(guān)。簡(jiǎn)稱一個(gè)收光器組成的光電開關(guān)。簡(jiǎn)稱對(duì)射式光電開關(guān)。對(duì)射式光電開關(guān)。 檢測(cè)距離大。它的檢測(cè)距離可檢測(cè)距離大。它的檢測(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十米。達(dá)幾米乃至幾十米。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入

24、通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 右右圖是利用對(duì)射型光電傳感圖是利用對(duì)射型光電傳感器測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。光線每照器測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。光線每照射到接收器件一次，接收器件射到接收器件一次，接收器件就產(chǎn)生一個(gè)脈沖，通過頻率計(jì)就產(chǎn)生一個(gè)脈沖，通過頻率計(jì)計(jì)算出每分鐘產(chǎn)生的脈沖數(shù)，計(jì)算出每分鐘產(chǎn)生的脈沖數(shù)，即電機(jī)轉(zhuǎn)速。即電機(jī)轉(zhuǎn)速。 對(duì)射型光電傳感器對(duì)射型光電傳感器- -應(yīng)用應(yīng)用 使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過路徑使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一的兩側(cè)，檢測(cè)物通過時(shí)阻擋光路，收光器就

25、動(dòng)作輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 反光板型光電開關(guān)：反光板型光電開關(guān)： 把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi)，把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式完成光電控制作用的稱為反光板反射式( (或或反射鏡反射式反射鏡反射式) )光電開關(guān)。光電開關(guān)。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)

26、新活動(dòng)中的應(yīng)用 擴(kuò)散反射型光電開關(guān)擴(kuò)散反射型光電開關(guān): : 它的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?jīng)]它的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當(dāng)檢測(cè)物通過時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就當(dāng)檢測(cè)物通過時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號(hào)，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。收到光信號(hào)，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 v濕度傳感器指空氣中所含的水蒸汽量，濕

27、度傳感器指空氣中所含的水蒸汽量，工業(yè)上，氣象上常用相對(duì)濕度這一概念。工業(yè)上，氣象上常用相對(duì)濕度這一概念。v應(yīng)用：應(yīng)用： 農(nóng)業(yè)大棚，這個(gè)行業(yè)一般多用無線溫農(nóng)業(yè)大棚，這個(gè)行業(yè)一般多用無線溫濕度傳感器。土壤墑情，自動(dòng)噴灌。戶濕度傳感器。土壤墑情，自動(dòng)噴灌。戶外配電柜內(nèi)部結(jié)露檢測(cè)等。精細(xì)化工車外配電柜內(nèi)部結(jié)露檢測(cè)等。精細(xì)化工車間，紡織車間，電子生產(chǎn)車間。間，紡織車間，電子生產(chǎn)車間。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 原則：原則： 選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應(yīng)特性、線選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應(yīng)特性、線

28、性范圍、穩(wěn)定性、精確度、測(cè)量方式等六個(gè)方面性范圍、穩(wěn)定性、精確度、測(cè)量方式等六個(gè)方面的問題。的問題。 除了以上選用傳感器時(shí)應(yīng)充分考慮的一些因除了以上選用傳感器時(shí)應(yīng)充分考慮的一些因素外，還應(yīng)盡可能兼顧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小。重量素外，還應(yīng)盡可能兼顧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小。重量輕、價(jià)格便宜、易于維修、易于更換等條件。輕、價(jià)格便宜、易于維修、易于更換等條件。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 1 1）靈敏度：一般說來，傳感器靈敏度越高越好，）靈敏度：一般說來，傳感器靈敏度越高越好，因?yàn)橐驗(yàn)殪`敏度越高，就意味著傳感器

29、所能感知的變化量小，即靈敏度越高，就意味著傳感器所能感知的變化量小，即只要被測(cè)量有一微小變化，傳感器就有較大的輸出。只要被測(cè)量有一微小變化，傳感器就有較大的輸出。 2 2）響應(yīng)特性：）響應(yīng)特性：傳感器的響應(yīng)總不可避免地有一定延遲，傳感器的響應(yīng)總不可避免地有一定延遲，但我們總希望延遲的時(shí)間越短越好。但我們總希望延遲的時(shí)間越短越好。 3 3）線性范圍：）線性范圍：任何傳感器都有一定的線性工作范圍。任何傳感器都有一定的線性工作范圍。在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系，線性范圍愈寬，在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系，線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。傳感器工作在線性區(qū)域則表明傳感器的工作量程愈大

30、。傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)，是保證測(cè)量精度的基本條件。內(nèi)，是保證測(cè)量精度的基本條件。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用 4 4）穩(wěn)定性：）穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是表示傳感器經(jīng)過長(zhǎng)期使用以后，其穩(wěn)定性是表示傳感器經(jīng)過長(zhǎng)期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是輸出特性不發(fā)生變化的性能。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時(shí)間與環(huán)境。時(shí)間與環(huán)境。 5 5）精確度：）精確度：精確度是表示傳感器的輸出與被測(cè)量的對(duì)應(yīng)精確度是表示傳感器的輸出與被測(cè)量的對(duì)應(yīng)程度。傳感器處于測(cè)試系統(tǒng)的輸入端，因此，傳感器能否程度。傳感器處于測(cè)試系統(tǒng)的輸入端，因此，傳感器能否真實(shí)地反映被測(cè)量，對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)具有直接的影響。真實(shí)地反映被測(cè)量，對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)具有直接的影響。 6 6）測(cè)量方式：）測(cè)量方式：傳感器在實(shí)際條件下的工作方式。例如，傳感器在實(shí)際條件下的工作方式。例如，接觸與非接觸測(cè)量、破壞與非破壞性測(cè)量、在線與非在線接觸與非接觸測(cè)量、破壞與非破壞性測(cè)量、在線與非在線測(cè)量等，條件不同，對(duì)測(cè)量方式的要求亦不同。測(cè)量等，條件不同，對(duì)測(cè)量方式的要求亦不同。 4.4 4.4 輸入通道電路設(shè)計(jì)輸入通道電路設(shè)計(jì)第四章第四章 單片機(jī)在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中的應(yīng)用單片機(jī)