基于STC89C52單片機的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1下位機的程序設(shè)計思路由于硬件結(jié)構(gòu)簡單，單片機與DS18B20的連接只需一個I/O口，所以任何數(shù)據(jù)讀取和命令發(fā)送比較復(fù)雜，必須嚴格按照DS18B20的時隙來工作[12]。首先是復(fù)位操作，復(fù)位成功后才能繼續(xù)執(zhí)行相應(yīng)的ROM操作，由于ROM操作完成后將要發(fā)送的是針對所有器件轉(zhuǎn)換溫度命令，所以此次ROM操作執(zhí)行跳過ROM，ROM操作完成后開始轉(zhuǎn)換溫度，由于DS18B20轉(zhuǎn)換溫度需要一段時間，所以再發(fā)送出轉(zhuǎn)換溫度命令后必須進行延時，等待器件轉(zhuǎn)換完成后再執(zhí)行下一步的復(fù)位操作，復(fù)位成功后繼續(xù)ROM操作，此時將要讀取數(shù)據(jù)，所以必須進行匹配ROM操作，選擇相應(yīng)的器件，以讀取其溫度，讀取完畢發(fā)送給單片機。圖3.1是DS18B20測溫程序流程圖。 開始開始復(fù)位？跳過ROM轉(zhuǎn)換溫度延時匹配ROM復(fù)位？讀暫存器CRC校驗發(fā)送溫度顯示溫度失敗成功失敗成功錯誤正確圖3.1溫度采集程序框圖3.2DS18B20的程序介紹由于DS18B20與單片機的連接十分簡單，只需一根線即可，因此只能采用串行傳輸?shù)姆绞?，并且需嚴格按照?guī)定的流程進行數(shù)據(jù)的讀取和命令的發(fā)送等操作，所以程序編寫要相對復(fù)雜許多。下面是DS18B20的常用操作[13]。1．復(fù)位操作主機通過拉低單線480us以上，產(chǎn)生復(fù)位脈沖，在主機釋放總線后產(chǎn)生一個上升沿，單線器件DS18B20檢測到該上升沿后，延時15～60us，通過拉低總線60～240us來產(chǎn)生應(yīng)答脈沖，主機接收到應(yīng)答脈沖后，說明有單線器件在線，然后即可進行下一步操作。2．讀操作讀取數(shù)據(jù)時，把數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，低電平保持最少1us，來自DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在讀時隙下降沿之后15us內(nèi)有效，所有讀時隙最短必須持續(xù)60us，兩時隙之間最少保持1us的回復(fù)時間。3．寫操作主機將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平時產(chǎn)生寫時隙，DS18B20在DQ變低的后的15～60us進行采樣,為高就寫"1",為低就寫"0"。對DS18B20的存儲器操作命令都是通過寫操作實現(xiàn)的，如表3.1所示。表3.1DS18B20的寫操作命令指令名稱代碼功能寫存儲器[4EH]主機向存儲器中寫數(shù)據(jù)讀存儲器[BEH]主機連續(xù)讀0～8存儲器內(nèi)容復(fù)制存儲器[48H]復(fù)制TH、TL等存儲器的內(nèi)容到EEPROM中溫度轉(zhuǎn)換[44H]啟動溫度轉(zhuǎn)換重新調(diào)出[B8H]從EEPROM調(diào)出TH、TL等數(shù)據(jù)到存儲器中讀電源[B4H]器件向主機傳送它的供電方式4．ROM操作64位光刻ROM記錄了器件的識別信息。每一個DS18B20包括一個唯一的64位的光刻ROM。開始的8位是單線產(chǎn)品系列編碼。接著的48位是唯一的系列號。最后的8位是開始56位的CRC校驗數(shù)據(jù)。主機通過發(fā)出匹配ROM命令后，可向其發(fā)出特定的操作指令。ROM操作指令如表3.2所示。表3.2DS18B20的ROM操作命令指令名稱代碼功能讀ROM[33H]在口線上接一個器件時讀其ROM碼匹配ROM[55H]找出某個指定的ROM碼的器件跳過ROM[CCH]對口線上所有器件的操作搜索ROM[F0H]口線上有多個器件時，找出每個器件的ROM碼搜索報警[ECH]找出各器件是否超限讀ROM命令允許總線主機讀DS18B20的8位產(chǎn)品系列編碼，唯一的48位序列號，以及8位的CRC。此命令只能在總線上僅有一個DS18B20的情況下使用。如果總線上存在多于一個的從屬器件，那么當所有從片企圖同時發(fā)送時將發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的現(xiàn)象。在使用匹配ROM命令后，繼續(xù)發(fā)送64位的ROM數(shù)據(jù)系列，允許總線主機對多點總線上特定的DS18B20尋址。只有與64位ROM序列嚴格相符的DS18B20才能對后繼的存儲器操作命令作出響應(yīng)。所有與64位ROM序列不符的從片將等待復(fù)位脈沖。此命令在總線上有單個或多個器件的情況下均可使用。跳過ROM命令通過允許總線主機不提供64位ROM編碼而訪問存儲器操作來節(jié)省時間。如果在總線上存在多個DS18B20時，由于以后的操作是對所有器件有效的，所以在執(zhí)行完跳過ROM命令后，多個器件同時發(fā)送數(shù)據(jù)時會在總線上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，而當確實是想要對所有器件進行操作或只有單只器件在線時，這一命令將變得十分有用。5．讀存儲器DS18B20的存儲器由9個字節(jié)組成，如圖3.2。圖3.2DS18B20的存儲器結(jié)構(gòu)圖 byte0用于存儲溫度的高字節(jié)，byte1用于存儲溫度的低字節(jié)，其存儲格式如圖3.3所示。圖3.3DS18B20的溫度存儲格式byte2、byte3是TH和TL的易失性拷貝，在每一次上電復(fù)位時被刷新，溫度值與貯存在TH與TL內(nèi)的觸發(fā)值相比較。因為這些寄存器僅僅是8位[14]，所以0.5℃位在比較時被忽略。TH或TL的最高有效位直接對應(yīng)于16位溫度寄存器的符號位。如果溫度測量的結(jié)果高于TH或低于TL，那么器件內(nèi)告警標志將置位。每次溫度測量更新次標志。只要告警標志位置位，DS18B20將對告警搜索命令作出響應(yīng)。這允許并聯(lián)許多的DS18B20，同時進行溫度測量。如果某處溫度超過極限，那么可以識別出正在告警的器件并立即將其讀出而不必讀出非告警的器件。6．CRC校驗在ROM的高8位和存儲器的第九個字節(jié)存儲了8位的CRC校驗數(shù)據(jù)，在接收完畢后可以通過CRC校驗數(shù)據(jù)檢驗接收的正確性。3.3keil簡介KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)[15]。Keil具有集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具。KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。KeilC51具有以下優(yōu)點：·KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢?！づc匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。3.4原理圖繪制3.4.1AltiumDesigner簡介AltiumDesigner是原Protel軟件開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，主要運行在Windows操作系統(tǒng)。這套軟件通過把原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計者提供了全新的設(shè)計解決方案，使設(shè)計者可以輕松進行設(shè)計，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計的質(zhì)量和效率大大提高。目前最高版本為：AltiumDesigner15.0.7Build36915。AltiumDesigner除了全面繼承包括Protel99SE、ProtelDXP在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點外，還增加了許多改進和很多高端功能。該平臺拓寬了板級設(shè)計的傳統(tǒng)界面，全面集成了FPGA設(shè)計功能和SOPC設(shè)計實現(xiàn)功能，從而允許工程設(shè)計人員能將系統(tǒng)設(shè)計中的FPGA與PCB設(shè)計及嵌入式設(shè)計集成在一起[16]。由于AltiumDesigner在繼承先前Protel軟件功能的基礎(chǔ)上，綜合了FPGA設(shè)計和嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計功能，AltiumDesigner對計算機的系統(tǒng)需求比先前的版本要高一些。本系統(tǒng)是用AltiumDesigner06進行原理圖的繪制，放置元器件在放置元器件之前首先應(yīng)該繪制系統(tǒng)所用的原理圖庫。3.4.2繪制原理圖庫打開軟件—>file—>new—>library—>SCHlibrary，見圖3.4。圖3.4繪制原理圖庫3.4.2繪制原理圖元件單擊Tool—>newcompennent—>元件名—>繪制元件，見圖3.5。圖3.5繪制原理圖元件3.5本章小結(jié)本章主要介紹了整個系統(tǒng)的軟件部分，包括用下位機的程序設(shè)計和用C語言編寫的Keil、原理圖繪制軟件AltiumDesigner。單片機程序包括讀取測溫器件DS18B20的溫度、顯示溫度。而使用Keil編寫的計算機端軟件則主要是用于接收單片機發(fā)送到的數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)的處理。4程序調(diào)試與仿真4.1程序的調(diào)試本系統(tǒng)程序采用C語言編寫，所用軟件為keil，程序編輯頁面見圖4.1。圖4.1程序編輯頁面1.新建工程打開Keil軟件，單擊project->newproject->輸入工程名->選擇相應(yīng)單片機。見圖4.2。圖4.2新建工程2.編寫程序根據(jù)電路編寫程序，見圖4.3。圖4.3編寫程序3.調(diào)試程序編譯程序，檢查錯誤。如果沒有錯誤，按Ctrl+F5進行程序調(diào)試，見圖4.4。圖4.4調(diào)試程序4.2系統(tǒng)仿真4.2.1PROTEUS介紹ProteusISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是[17]：①實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如KeilC51uVision2等軟件。④具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。4.2.2工作界面ProteusISIS的工作界面是一種標準的Windows界面，如圖4.5所示。包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。圖4.5ProteusISIS的工作界面4.2.3繪制原理圖1．畫導(dǎo)線Proteus的智能化可以在你想要畫線的時候進行自動檢測。當鼠標的指針靠近一個對象的連接點時，跟著鼠標的指針就會出現(xiàn)一個“×”號，鼠標左鍵點擊元器件的連接點，移動鼠標(不用一直按著左鍵)就。出現(xiàn)了粉紅色的連接線變成了深綠色。如果你想讓軟件自動定出線路徑,只需左擊另一個連接點即可。這就是Proteus的線路自動路徑功能(簡稱WAR)，如果你只是在兩個連接點用鼠標左擊，WAR將選擇一個合適的線徑。WAR可通過使用工具欄里的“WAR”命令按鈕來關(guān)閉或打開，也可以在菜單欄的“Tools”下找到這個圖標[18]。如果你想自己決定走線路徑，只需在想要拐點處點擊鼠標左鍵即可。在此過程的任何時刻，你都可以按ESC或者點擊鼠標的右鍵來放棄畫線。2．畫總線為了簡化原理圖，我們可以用一條導(dǎo)線代表數(shù)條并行的導(dǎo)線，這就是所謂的總線。點擊工具箱的總線按鈕，即可在編輯窗口畫總線。3．畫總線分支線點擊工具的按鈕，畫總線分支線，它是用來連接總線和元器件管腳的。畫總線的時候為了和一般的導(dǎo)線區(qū)分，我們一般喜歡畫斜線來表示分支線，但是這時如果WAR功能打開是不行的，需要把WAR功能關(guān)閉。畫好分支線我們還需要給分支線起個名字。右鍵點擊分支線選中它，接著左鍵點擊選中的分支線就會出現(xiàn)分支線編輯對話框同端是連接在一起的，放置方法是用鼠標單擊連線工具條中圖標或者執(zhí)行Place／NetLabel菜單命令，這時光標變成十字形并且將有一虛線框在工作區(qū)內(nèi)移動，再按一下鍵盤上的[Tab]鍵，系統(tǒng)彈出網(wǎng)絡(luò)標號屬性對話框，在Net項定義網(wǎng)絡(luò)標號比如PB0，單擊[OK]，將設(shè)置好的網(wǎng)絡(luò)標號放在第一步放置的短導(dǎo)線上，單擊鼠標左鍵即可將之定位。放置總線將各總線分支連接起來，方法是單擊放置工具條中圖標或執(zhí)行Place／Bus菜單命令，這時工作平面上將出現(xiàn)十字形光標，將十字光標移至要連接的總線分支處單擊鼠標左鍵，系統(tǒng)彈出十字形光標并拖著一條較粗的線，然后將十字光標移至另一個總線分支處，單擊鼠標的左鍵，一條總線就畫好了。4．放置線路節(jié)點如果在交叉點有電路節(jié)點，則認為兩條導(dǎo)線在電氣上是相連的，否則就認為它們在電氣上是不相連的。ISIS在畫導(dǎo)線時能夠智能地判斷是否要放置節(jié)點。但在兩條導(dǎo)線交叉時是不放置節(jié)點的，這時要想兩個導(dǎo)線電氣相連，只有手工放置節(jié)點了。點擊工具箱的節(jié)點放置按鈕+，當把鼠標指針移到編輯窗口，指向一條導(dǎo)線的時候，會出現(xiàn)一個“×”號，點擊左鍵就能放置一個節(jié)點。Proteus可以同時編輯多個對象，即整體操作。常見的有整體復(fù)制、整體刪除、整體移動、整體旋轉(zhuǎn)幾種操作方式。4.2.4電路仿真由于Proteus單片機仿真的功能非常強大，所以在開發(fā)相應(yīng)的硬件之前經(jīng)常使用Proteus進行程序的仿真[19]。本課題的仿真結(jié)果如圖4.6所示，使用STC89C52單片機對測溫器件DS18B20進行操作，其中DS18B20的溫度值設(shè)置為25.0℃，單片機通過加載的程序讀取器件DS18B20的溫度，然后將溫度值傳送給數(shù)碼管顯示出來。圖4.6Proteus仿真截圖4.3本章小結(jié)本章主要介紹了單片機仿真軟件Proteus的使用方法及本課題的仿真。Proteus是一個完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計仿真平臺，通過Proteus能夠帶程序仿真單片機，并可以與Keil聯(lián)調(diào)，其強大的原理圖輸入功能為用戶提供了方便的輸入方式，大大縮減了設(shè)計周期，并能節(jié)省大量的硬件資源。5設(shè)計結(jié)果5.1程序的燒寫本系統(tǒng)是用STC-ISPV4.8進行程序的燒寫。5.1.1程序燒寫過程1.打開STC-ISPV4.8->選擇芯片STC89C52RC、選擇端口COM3，如圖5.1。圖5.1選擇芯片、端口頁面2.單擊打開程序文件，選擇hex文件,如圖5.2。圖5.2打開程序文件3.單擊Download/下載，與MCU/單片機握手連接，如圖5.3。圖5.3Download/下載4.給MCU上電，程序燒寫完成，如圖5.4。圖5.4程序燒寫完成5.2結(jié)果顯示5.2.1顯示當前溫度圖5.5當前溫度顯示實物圖結(jié)論本文介紹了一種基于STC89C52單片機的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計，采用單總線數(shù)字傳感器DS18B20，對環(huán)境溫度信號進行采集，并將采集到的溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到單片機進行處理，用LED對當前溫度信號值進行顯示。本設(shè)計采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，省掉了很多溫度采集方面的調(diào)試，同時也提高了溫度值的準確度。實時溫度采集與顯示電路的設(shè)計，使溫度信息更迅速，更直觀的顯示出來。系統(tǒng)在硬件自動測試，實時顯示方面工作正常。整個系統(tǒng)硬件簡單、可靠，系統(tǒng)成本低。由于時間比較緊，本設(shè)計雖然基本完成了預(yù)期的目標，但是設(shè)計成果并不是很完美，還存在很多問題：未對溫度數(shù)值統(tǒng)計處理、存儲。進入21世紀后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。所以在不久的將來，溫度采集控制系統(tǒng)會被集成在一塊專用芯片上，其智能化水平將會越來越高，成本則會越來越便宜。本次用單片機設(shè)計的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)終于完成了，在本次設(shè)計中,從采集元件,軟件設(shè)計,硬件焊結(jié),外觀到論文的編寫都是先查閱了大量資料,后確定,再經(jīng)老師指導(dǎo),最后經(jīng)過多天的不斷努力才完成的。在這過程中，我切身感受到了動手實踐的重要性，學(xué)到了很多有關(guān)系統(tǒng)開發(fā)和程序調(diào)試方面等的知識。在軟件開發(fā)過程中掌握了一些技術(shù)難題的解決方法和技巧，鞏固和加深了所學(xué)知識的理解這對我以后的學(xué)習(xí)工作將產(chǎn)生深遠影響。致謝感謝孫老師對我的指導(dǎo)，他的嚴謹細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。無論是在課題的選題還是定稿、研究的方法、技術(shù)路線以及本文的撰寫都得到了孫老師的嚴格要求和精心指導(dǎo)，孫老師花費了大量的精力，在各個環(huán)節(jié)中給了我許多寶貴的意見。孫老師精湛的專業(yè)知識、耐心的工作態(tài)度和真誠的待人風(fēng)格給我留下了非常深刻的印象，對我以后的工作和生活將產(chǎn)生很大的影響。感謝周帆老師，在每一次答辯過程中周老師對我的指導(dǎo)使我更加認真、嚴謹?shù)膶Υ敬握n題的研究。周老師的提問讓我認識到了自己的不足，使我不斷地學(xué)習(xí)進步，真摯的向?qū)熣f聲謝謝。在這次培訓(xùn)中孫老師嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)、治學(xué)態(tài)度、求實的工作作風(fēng)和孜孜不倦的探索創(chuàng)新精神，以及平易近人的師長風(fēng)范給我創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)設(shè)計環(huán)境，及給了我這個學(xué)習(xí)提高的機會和在生活上給我的無微不至的關(guān)懷。這些都是我不斷前進的動力，必將對我今后的學(xué)習(xí)和生活受益匪淺，我將終生學(xué)習(xí)和銘記。在此，謹向?qū)O老師的培育之恩表示最深的謝意!感謝其他多位老師對我學(xué)習(xí)和設(shè)計所給予的支持和幫助。感謝在我論文完成過程中同學(xué)們給我提供的支持、幫助和建議。在這里也衷心地感謝他們！在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！參考文獻侯國章.測試與傳感技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000：122-124.張志良.單片機原理與控制技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002：78-81.賈振國.DS1820及高精度溫度測量的實現(xiàn)［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2000，（1）：58-59.余永權(quán).單片機原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，1997：146-169.曲新貴.電子元件材料手冊[M].北京：電子工業(yè)出版社，1989：422-430.喻萍，郭文川.單片機原理與接口技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：195-197.戴佳，戴衛(wèi)恒.51單片機C語言應(yīng)用程序設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006：214-225.鄭峰51單片機典型系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)大全[M].北京：中國鐵道出版社，2011：45-78.何宏，田志宏.單片機原理與接口技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006：294-299.姜志海，黃玉清等.單片機原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005：27-42.黃賢，鄭筱霞，曲波等.傳感器實際應(yīng)用電路設(shè)計[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，1997：4-10.劉君華.智能傳感器系統(tǒng)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999：44-46.李廣第.單片機基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000：40-51.馬云峰，郭文川等.微機原理與接口技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2001：57-63.[15]何立民．電子設(shè)計自動化[J]．電子技術(shù),2008，(56)：5-9．[16]李鴻嵌入式系統(tǒng)設(shè)計[M]．深圳科技電子出版社2008：98-113.[17]嚴天峰單片機開發(fā)[M]．成都科學(xué)出版社，2007：77-98[18]謝維成．單片機原理與應(yīng)用[D]．北京：清華大學(xué)，2003．40-55.[19]錢顯毅．電子電路設(shè)計[N]．科技時報，2009-3-12(C1)．140-254.附錄附錄A外文文獻Reallymasterofsinglechipmicrocomputer,nodoubt,tothepersonalemploymentandcareerdevelopmentisverybeneficial.Atrulyeffectivemasterthisdoortechnology,butalsototherelatedelectronictechnologyiscertaintofixfor,suchasdigitallogicandanalogelectronictechnologyandelectronictechnologyfoundation.Therisetheelectronictechnologyinadditiontothesinglechipmicrocomputer,andCPLD,FPGA,DSPtechnology.InthepresentapplicationseriesmicrocontrollerARMandmostwidelyused.Hopeareinterestedintheopportunityandfriends,accordingtotheirownconditionsandworkneed,firstintroductiontomastertheessentials,welearnthepractice,alwaysbeganinearnest.sensorSensorisaphysicaldeviceorbiologicalorgans,candetect,feelingoutsidesignal,physicalconditions,suchaslight,heat,degreesorchemicalcomposition(suchassmoke),andthediscoveryofinformationtootherdevicesororgans.Englishname:transducer/sensorGB7665-87nationalstandardsforthedefinitionofthesensoris:\"canfeeltheprovisionsthatismeasuredaccordingtocertainrulescanbeconvertedintoasignaldevicesordevice,usuallybysensitivecomponentsandconversioncomponents."functionOftenthefunctionofthesensorswithhuman5bigsenseorganspar:photosensitivesensor-visualsoundsensor--hearinggassensors-smellchemicalsensors-tastepressuresensitive,WenMin,fluidsensor--touchsensitiveelementclassification:(1)physicalclass,basedonforce,heat,light,electric,magneticharmonyetcphysicaleffects.(2)thechemicalclass,basedontheprincipleofchemicalreaction.(3)ofbiological,basedontheenzyme,antibodies,andhormoneandmolecularrecognitionfunction.Accordingtothebasicperceptionusuallyfunctioncanbedividedintotemperaturesensingelements,photosensitivecomponents,gas-sensitiveelement,forcesensitivecomponents,magneticsusceptibilitycomponents,wetsensitivecomponents,soundsensitivecomponents,radiationsensitivecomponents,colorsensitivecomponentsandtastesensitivecomponents,the10categories(andpeoplewhobroughtsensitivecomponentspoints46class).AccordingtotheclassificationofsensorprincipleVibrationsensorwetsensormagneticsensorvacuumgassensorsensorbiologicalsensors,etc.Butasagassensortovariouskindsofgassensitivedevice,capableofdetectingvariousgascompositionandconcentration,soarewidelyusedindetectallkindsofpoisonousandharmfulgas;Allkindsofcombustiblegasdetection;Thegreenhousegasdetectionandpollutionenvironmentgas;Monitoringandcontrolcartailgas,industrialwastegas;Detectionandanalysis,suchasfish,meatfoodsmellandbreatheout,inordertounderstandthefreshnessandfoodhealth,....Inshort,withthedevelopmentofscientifictechnology,people'slivingstandardandlifequalityimprovementandapplicationfieldofgassensorsismoreandmoreexpanded.Alongwiththeapplicationdomainexpansion,thepeopletotherequirementsofthegassensormoreandmoreisalsohigh,askitssensitiveandselective,lowpowerconsumption,smallvolume,lightweight,lowprice,integration,intelligence,muti_functionchange,etc.Varioustraditionalgassensors,aslongasthestructureandproductiontechnologyofthecorrespondingchange,inprinciplecanbeusedtocreateaMEMStechnology,becomeMEMSgassensors.Withthepowerfulmicroelectronicsindustryforitspowerfulsupport,ICtechnologyandMEMStechnologyprogresswas,forgassensorswillprovideanexcellentopportunity.characteristicsSensorandstaticcharacteristicThesensorstaticcharacteristicistopointtotostaticinputsignal,sensoroutputandinputoftherelationshipbetweenhas.Becausetheinputoftheoutputandtimeisofalland,so,therelationshipbetweenthemisstaticcharacteristicofthesensorcanbeusedaexcludingtimevariablealgebraicequation,ortoentertheabscissadenotesof,anditscorrespondingoutputanddrawfory-coordinatecharacteristiccurvetodescribe.Characterizationofthemainparametersofsensorstaticcharacteristicsare:linearity,sensitivity,hysteresis,repeatability,drifting,etc.(1)lineardegrees:referstothesensoroutputandinputoftherelationshipbetweentheactualcurvedeviationfromtheextentofthefittingline.Definedasinalltherangerangeactualcharacteristiccurveandthefittinglinethemaximumdeviationbetweenvalueandthefullrangeofoutputvaluethan.(2)sensitivity:sensitivityisthesensorandstaticcharacteristicisoneofimportantindex.Definedastheoutputvalueincrementandcausetheincrementoftheinputofthecorrespondingratioofthedelta.UseSsaidsensitivity.(3)hysteresis:sensorintheinputofthesmalltolarge(aretrip)andbytheinputofthebigtosmall(thetrip)duringchangesitsinput/outputcharacteristiccurveisnotcoincidencephenomenonbedelay.Forthesamesizeofinputsignal,andtheoutputsignalofthesensortripisnotequalsize,thedifferencevalueiscalledthedelaydifference.(4)repeatability:repeatabilityisreferstothesensorinthesamedirectionaccordingtotheinputofthewholerangehasrepeatedlychange,thecharacteristiccurveisnotthesamedegree.(5)drift:thesensoristopointtoininputofthedriftundertheconditionofinvariable,sensoroutputchangeovertime,thisphenomenoniscalleddrift.Thecauseofthedrifthasproducedtwoaspects:oneisthesensoritselfstructureparameters;2itisthesurroundingenvironment,suchastemperature,humidity,etc.).ThedynamiccharacteristicsofthesensorDynamiccharacteristics,itistopointtointheinputsensorchanges,itistheoutputcharacteristics.Inpractice,thedynamiccharacteristicsofthesensoruseditforsomestandardinputsignalresponsetosaid.Thisisbecausethestandardinputsignalsensorstotheresponseoftheeasytousetheexperimentalmethodcalculated,anditforstandardinputsignalandtheresponseoftheinputsignalforanyithascertainrelationshipbetweenresponse,oftenknowtheformercanpresumedthelatter.Themostcommonlyusedstandardinputsignalhaveorderjumpsignalandthesinesignaltwokinds,sothedynamiccharacteristicofsensorarealsousedstepresponseandfrequencyresponsetosaid.SensorlinearityUsually,theactualstaticoutputfeaturessensorisacurveratherthanastraightline.Inactualwork,tomakeinstrumentshaveuniformscalereadings,commonlyusedafittinglinesapproximaterepresenttheactualcharacteristiccurve,thelineardegrees(nonlinearerror)istheapproximatedegreeofaperformanceindicators.Thefittingline,theselectionofanumberofmethods.Ifthezeroinputandoutputconnectedfullrangetheoryasastraightlinefittingline;Orwillandcharacteristiccurvedeviationofdifferentpointsonthetheoryofminimumsquaresofthestraightlineasthefittingline,thefittinglinecalledleastsquaresfittinglines.ThesensitivityofthesensorSensitivityreferstothesteady-stateoperationsituationsensoroutputchangeinputofthechangeofaccidentsyxoftheratiooftheaccidents.Itisacharacteristiccurvesofinputoutputslope.Ifthesensoroutputandinputshowlinearrelationshipbetween,thesensitivitySisaconstant.Otherwise,itwillbeontheinputofthechanges.Thedimensionistheoutput,thesensitivityoftheratiooftheinputofthedimension.Forexample,adisplacementsensor,thedisplacementchange1mm,theoutputvoltagechangefor200mV,itshouldbesaidfor200mVsensitivity/mm.Whentheoutputoftheinputofthesensor,thesameindimension,canunderstandthesensitivityformagnification.Improvesensitivity,cangethighmeasuringaccuracy.Butthehigherthesensitivity,measurementrangeisnarrow,thestabilityalsooftentheworse.TheresolutionofthesensorResolutionisreferstothesensorcanbefeltbymeasuringtheminimalchangeability.Thatis,iftheinputoffromanonzerovaluechangeslowly.Whentheinputchangedoesnotexceedacertainnumericalvalue,thesensoroutputwillnotchange,namelythequantitychangethisinputsensorisdistinguishnottocomeout.Onlywhenthequantitychangemorethanresolution,theoutputwillchange.Usuallyinfullrangesensorrangeoftheeachpointisnotthesameresolution,socommonlyusedfullrangecanoutputquantitytoproduceorderofstepchangeinputofthebiggestchangesinthevalueasameasureofresolutionindex.Theaboveindexeswithfullrangeifpercent,itisknownasresolution.GlobalsensormarketforecastIn2008,thesensorfor$50.6billionmarketcapacity,expect2010globalsensorcanreachmorethan$60billionmarket.Investigationshows,easternEurope,AsiaPacificandCanadabecamethefastestgrowingmarketsensor,andtheUnitedStates,Germany,Japanisstillthelargestindistributionsensormarket.Theworldisconcerned,thefastestgrowingmarketsensorisstillcarmarket,accountingforthesecondisprocesscontrolmarket,goodcommunicationmarketprospect.Somesensorsmarketsuchaspressuresensor,thetemperaturesensor,flowsensor,levelsensorhasshownthematuremarketsofthefeatures.Flowsensor,pressuresensor,thetemperaturesensorofthelargestsizeofthemarket,tothewholeofthesensormarketrespectively21%,19%and14%.MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems,MEMS)sensor,biologicalsensorsandotheremergingsensor.Amongthem,thewirelesssensorinthe2007-2010yearcompoundannualgrowthrateisexpectedtomorethan25%.Atpresent,thesensorinthechangingmarketofinnovationpresentsthefastgrowththetendency.Concernedexpertpointsout,themaintechnicalfieldsensorintheexistingbasistoextendandimprove,countrieswillcompetetospeedupthedevelopmentofanewgenerationofsensorsandindustrialization,competitionwillalsoincreasinglyfierce.Thedevelopmentofnewtechnologywillredefinethefutureofsensorsinthemarket,suchaswirelesssensors,opticalfibersensors,intelligentsensorandmetaloxidesensorstheemergenceofnewsensorsandtheexpansionofthemarketshare.附錄B中文翻譯真正掌握單片機技術(shù)，無疑對個人的就業(yè)和事業(yè)的發(fā)展是十分有益的。真正有效掌握這門技術(shù),還要對相關(guān)的電子技術(shù)有一定的修為，比如數(shù)字邏輯和模擬電子技術(shù)等電子技術(shù)基礎(chǔ)。方興未艾的電子技術(shù)除了單片機外,還有CPLD、FPGA、DSP等技術(shù)。單片機中ARM系列目前應(yīng)用又最為廣泛。希望有興趣和機會的朋友，根據(jù)自身條件和工作需要，先掌握入門要領(lǐng)，邊學(xué)邊實踐，總會漸入佳境。傳感器傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件（如光、熱、度或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。英文名稱：transducer/sensor國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。功能：常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬：光敏傳感器——視覺、聲敏傳感器——聽覺、氣敏傳感器——嗅覺、化學(xué)傳感器——味覺、壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺、敏感元件的分類：①物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。②化學(xué)類，基于化學(xué)反應(yīng)的原理。③生物類，基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類（還有人曾將敏感元件分46類）。傳感器按照其原理分類：振動傳感器濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳、感器等。然而氣敏傳感器作為一大類對各種氣體敏感的器件，能檢測各種氣體的成分和濃度，所以被廣泛應(yīng)用于探測各種有毒、有害氣體；探測各種可燃性氣體；探測溫室效應(yīng)氣體和污染環(huán)境氣體；監(jiān)測和監(jiān)控汽車尾氣、工業(yè)廢氣；探測和分析魚、肉等食品發(fā)出的氣味和人的呼氣，以了解食品的新鮮度和人的健康狀況?？傊S著科學(xué)技術(shù)的進步、人民生活水平和生活質(zhì)量的提高，氣敏傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越擴大。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，人們對氣敏傳感器的要求也越來越高，要求其靈敏度高、選擇性好、功耗低，體積小、重量輕、價格低，集成化、智能化、多功能化等。各種傳統(tǒng)的氣敏傳感器，只要對其結(jié)構(gòu)和制作工藝作相應(yīng)改變，原則上都可用MEMS技術(shù)來制造，成為MEMS氣敏傳感器。隨著強大的微電子工業(yè)對它的有力支持，IC技術(shù)和MEMS技術(shù)的進步，將為氣敏傳感器的發(fā)展提供極好的機會。特性：傳感器靜態(tài)特性，傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。（1）線性度：指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。（2）靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。S表示靈敏度。（3）遲滯：傳感器在輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對于同一大小的輸入信號，傳感器的正反行程輸出信號大小不相等，這個差值稱為遲滯差值。（4）重復(fù)性：重復(fù)性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線不一致的程度。（5）漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境（如溫度、濕度等）。傳感器動態(tài)特性所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應(yīng)容易用實驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。傳感器的線性度通常情況下，傳感器的實際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個近似程度的一個性能指標。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。傳感器的靈敏度靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。傳感器的分辨率：分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當輸入量的變化超過分辨率時，其輸出才會發(fā)生變化。通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨率并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨率的指標。上述指標若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。傳感器按照其原理分類：振動傳感器濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器真空度傳感器、生物傳、感器等。然而氣敏傳感器作為一大類對各種氣體敏感的器件，能檢測各種氣體的成分和濃度，所以被廣泛應(yīng)用于探測各種有毒、有害氣體；探測各種可燃性氣體；探測溫室效應(yīng)氣體和污染環(huán)境氣體；監(jiān)測和監(jiān)控汽車尾氣、工業(yè)廢氣；探測和分析魚、肉等食品發(fā)出的氣味和人的呼氣，以了解食品的新鮮度和人的健康狀況?？傊?，隨著科學(xué)技術(shù)的進步、人民生活水平和生活質(zhì)量的提高，氣敏傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越擴大。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，人們對氣敏傳感器的要求也越來越高，要求其靈敏度高、選擇性好、功耗低，體積小、重量輕、價格低，集成化、智能化、多功能化等。各種傳統(tǒng)的氣敏傳感器，只要對其結(jié)構(gòu)和制作工藝作相應(yīng)改變，原則上都可用MEMS技術(shù)來制造，成為MEMS氣敏傳感器。隨著強大的微電子工業(yè)對它的有力支持，IC技術(shù)和MEMS技術(shù)的進步，將為氣敏傳感器的發(fā)展提供極好的機會。特性，傳感器靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。（1）線性度：指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。（2）靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。S表示靈敏度。（3）遲滯：傳感器在輸入量由小到大（正行程及輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對于同一大小的輸入信號，傳感器的正反行程輸出信號大小不相等，這個差值稱為遲滯差值。（4）重復(fù)性：重復(fù)性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線不一致的程度。（5）漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境（如溫度、濕度等）。全球傳感器市場預(yù)測2008年全球傳感器市場容量為506億美元，預(yù)計2010年全球傳感器市場可達600億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模最大，分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微機電系統(tǒng))傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中無線傳感器在2007-2010年復(fù)合年增長率預(yù)計會超過25%。目前，全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場份額的擴大。附錄C源程序#include<reg52.h>#include<intrins.h>sbitp1_1=P1^0;sbitDS=P3^3;unsignedinta,i; unsignedcharduma[]={0x28,0xF9,0x4C,0x58,0x99,0x1A,0x0B,0xF8,0x08,0x98,0x88,0x08,0x2E,0x28,0x0E,0x8E,0xF7};unsignedcodewema[]={0x7F,0xBF,0xDF,0xEF};unsignedbaiwei,shiwei,gewei,dianhou;#defineuch