項目七機器車中檢測系統(tǒng)設(shè)計

機電一體化系統(tǒng)授課老師：熊小明2015年5月27日(a)遙控賽車(b)智能小車思考：兩者有何差別？7.1光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計

7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計7.4基于DS18B20溫度傳感器的測溫電路設(shè)計7.3灰度傳感器尋跡電路設(shè)計項目七機器車中檢測系統(tǒng)設(shè)計本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）掌握機器車中檢測系統(tǒng)的設(shè)計能力。（2）掌握各檢測傳感器的種類及其工作原理（3）熟悉機電產(chǎn)品常用的檢測系統(tǒng)設(shè)計方法本章的重點:系統(tǒng)（計數(shù)、測距、尋跡、測溫、測力、測速）的工作原理、控制硬件和控制程序的設(shè)計本章的難點:系統(tǒng)（計數(shù)、測距、尋跡、測溫、測力、測速）的控制硬件設(shè)計和控制程序設(shè)計7.1光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計7.1.1設(shè)計前準(zhǔn)備一、任務(wù)簡介：基于51單片機，通過光電傳感器實現(xiàn)計數(shù)功能，繪制硬件電路并編制控制程序。計數(shù)功能是指當(dāng)產(chǎn)品通過傳感器時，被傳感器檢測到，并將計數(shù)器個數(shù)自動加1；二、任務(wù)目標(biāo)：（1）掌握光電傳感器的工作原理；（2）熟悉基于51單片機的光電傳感器計數(shù)控制電路（3）掌握基于51單片機的光電傳感器計數(shù)的程序編制7.1光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計三、相關(guān)知識（1）光電傳感器的工作原理光電傳感器(光電開關(guān))有光束發(fā)射端和接收端，如發(fā)射端與接收端位于同一側(cè)，產(chǎn)品通過時就會將發(fā)射的光束反射回來，被接收端接收到，開關(guān)狀態(tài)改變，即紅外接收電路輸出口將產(chǎn)生一個高電平信號，這個信號將供給單片機的I/0口進行計數(shù)控制。計數(shù)控制部分是將計數(shù)脈沖送入單片機中斷入口的INTO(INTl)入口，經(jīng)過單片機內(nèi)部對這個中斷信號進行計數(shù)。如傳感器的發(fā)射端與接收端相對，產(chǎn)品通過它們之間時，光線被遮，同樣可以改變開關(guān)狀態(tài)。如圖7.1.1所示。7.1光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計（a）光電傳感器工作原理示意圖（b）對射式光電傳感器工作示意圖（c）漫反射式光電傳感器工作示意圖7.1.1光電傳感器工作原理圖（c）鏡面反射式光電傳感器工作示意圖（e）聚光型反射式光電傳感器工作示意圖7.1光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計（2）光電傳感器的結(jié)構(gòu)及特點1）組成：光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，實物圖如圖7.1.2所示。2）特點：光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸的優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。7.1.2光電傳感器實物圖7.1光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計7.1.2光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計一、控制電路設(shè)計控制電路主要由紅外光電檢測電路、單片機系統(tǒng)、蜂鳴器報警電路、數(shù)碼顯示部分以及復(fù)位電路?？刂齐娐方M成結(jié)構(gòu)示意圖如圖7.1.3所示。STC89C51單片機蜂鳴器報警電路紅外光電檢測電路數(shù)碼管顯示電路復(fù)位電路7.1.3光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)控制電路組成結(jié)構(gòu)示意圖7.1光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計工作過程：紅外傳感器感受到外界信息時，產(chǎn)生高低電平，通過軟件程序設(shè)置單片機內(nèi)部寄存器，當(dāng)傳感器的高低脈沖被單片機接收到時，單片機產(chǎn)生中斷，中斷產(chǎn)生后進入中斷服務(wù)程序，通過設(shè)置中斷服務(wù)程序進行計數(shù)，并通過單片機I/O將計數(shù)信息傳送至數(shù)碼管，數(shù)碼管顯示計數(shù)的個數(shù)。當(dāng)需要置位時，則按下復(fù)位開關(guān)，計數(shù)器清零，數(shù)碼管顯示清零，重新開始計數(shù)?？刂齐娐啡鐖D7.1.4所示。7.1光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計7.1.4光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)控制電路7.1光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計二、控制程序設(shè)計外部中斷TO初始化后處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)其中斷標(biāo)志有效時進行加計數(shù)，外部中斷TO進行加計數(shù)且判斷計數(shù)器是否達(dá)到設(shè)定值10，若等于設(shè)定值10，則蜂鳴器報警，然后判斷計數(shù)值是否達(dá)到設(shè)定值100，若等于100，則計數(shù)清零。最后將計數(shù)值通過數(shù)碼管顯示，其流程如圖7.1.5所示?？刂瞥绦虬ǎ貉訒r函數(shù)、顯示函數(shù)、主函數(shù)以及中斷函數(shù)7.1.5光電傳感器計數(shù)系統(tǒng)控制程序框圖7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計7.2.1設(shè)計前準(zhǔn)備一、任務(wù)簡介：利用超聲波傳感器工作原理，繪制超聲波傳感器測距電路，并編寫控制程序二、任務(wù)目標(biāo)：（1）熟悉超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理（2）掌握利用超聲波傳感器測距電路的設(shè)計及其程序的編制7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計三、相關(guān)知識（1）超聲波傳感器簡介1）超聲波超聲波是指頻率高于20kHz的機械波。在空氣中衰減較快，而在液體及固體中傳播，衰減較小，傳播較遠(yuǎn)。利用超聲波的特性，可做成各種超聲傳感器。7.2.1超聲波的常見應(yīng)用2）超聲波的結(jié)構(gòu)為了以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波，完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱其為超聲波換能器或超聲波探頭，外形如圖7.2.2所示。7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計7.2.2超聲波傳感器外形圖7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計3）超聲波傳感器的工作過程超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收超聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉(zhuǎn)換聲波信號，發(fā)射超聲波;而在收到回波的時候，則將超聲振動轉(zhuǎn)換成電信號，具體如圖7.2.2所示。7.2.2超聲波傳感器工作過程示意圖4）壓電式超聲波換能器的結(jié)構(gòu)及其工作過程壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的，其轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)如圖7.2.3所示。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板，當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，且其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器;反之，如果兩電極間未外加電壓，則當(dāng)共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片做振動，并將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計7.2.3壓電式超聲波傳感器結(jié)構(gòu)示意圖（2）超聲波傳感器測距工作原理超聲波測距的原理一般采用渡越時間法TOF(TitheOfFlight)。發(fā)射點距物體距離S：S=Cm×（t/2）其中：Cm-超聲波在空氣中的傳播速度，值為331.45m/s。t-從發(fā)射超聲波到接收超聲波的時間，若由單片機負(fù)責(zé)計時，且晶振頻率為12MHz，最小測量精度可達(dá)到毫米級。注意：超聲波速度還和溫度、氣流等因素相關(guān)，具體為Cm=20（273+T）1/2其中：T-工作時環(huán)境溫度，單位為℃Cm-超聲波傳播速度7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計圖7.2.4超聲波傳感器測距工作原理示意圖7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計氣流和正對物體的反射角度對超聲波傳感器工作特性的影響，如圖7.2.5所示圖7.2.5氣流和正對物體的反射角度對超聲波傳感器工作特性的影響示意圖7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計（3）超聲波傳感器測距硬件系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求和綜合各方面要求，可以采用51單片機作為主控制器，用動態(tài)掃描發(fā)實現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號用單片機的定時器完成，超聲波測距硬件系統(tǒng)框圖如圖7.2.6所示。超聲波接收超聲波發(fā)送單片機控制器LED顯示掃描驅(qū)動圖7.2.6超聲波測距硬件系統(tǒng)框圖7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計7.2.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計一、系統(tǒng)硬件設(shè)計硬件電路部分主要由單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分組成。采用51單片機來實現(xiàn)對CX20106A紅外接收芯片和TCT40-10系列超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制。單片機通過P1.0引腳經(jīng)反相器來控制超聲波的發(fā)送，然后不停地檢測INTO引腳，當(dāng)INTO引腳的電平由高電平變?yōu)榈碗娖綍r就認(rèn)為超聲波已經(jīng)返回。計數(shù)器所計的數(shù)據(jù)就是超聲波所經(jīng)歷的時間，通過換算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離。其工作示意圖如圖7.2.7所示。7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計定時器單片機顯示器調(diào)制器振蕩器超聲波發(fā)射器計時器接收檢測超聲波接收器圖7.2.7基于單片機超聲波傳感器測距工作原理示意圖7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計（1）單片機系統(tǒng)單片機采用89C52,采用12MHz高精度的晶振，以便于獲得較為穩(wěn)定的時鐘頻率，減少測量誤差。單片機P1.0口輸出超聲波轉(zhuǎn)化器所需的40KHz方波信號，利用外中斷0口檢測超聲波接收電路輸出的返回信號。圖7.2.8單片機系統(tǒng)電路圖（2）顯示電路采用簡單實用的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼用74LS245N驅(qū)動，位碼用PNP三極管驅(qū)動7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計圖7.2.10顯示電路7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計（3）超聲波發(fā)射電路

發(fā)射電路主要由反相器74LS04和超聲波發(fā)射換能器T構(gòu)成，單片機P1.0端口輸出的40kHz的方波信號，一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極;另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極。用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。輸出端采用兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上位電阻R10,R11一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力;另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間。圖7.2.11超聲波發(fā)射電路圖7.2.12超聲波檢測接收電路7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計（3）超聲波檢測接收電路集成電路CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38kHz與測距的超聲波頻率40kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路，如圖7.2.9所示。實驗證明，用CX20106A接收超聲波(無信號時輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強的抗干擾能力。適當(dāng)更改電容C9的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計二、系統(tǒng)程序設(shè)計超聲波測距儀的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。我們知道C語言程序有利于實現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細(xì)計算程序運行的時間，而超聲波測距儀的程序既有較復(fù)雜的計算(計算距離時)，又要求精細(xì)計算程序運行時間(超聲波測距時)，所以控制程序可采用C語言和匯編語言混合編程。程序流程框圖如圖7.2.13所示。圖7.2.13程序流程框圖7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計（1）超聲波測距系統(tǒng)主程序設(shè)計在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內(nèi)部的定時器T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當(dāng)收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生一個負(fù)跳變，在INTO或INT1端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間差，計算距離。7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計（2）超聲波測距系統(tǒng)超聲波發(fā)生和接收程序超聲波發(fā)生子程序的作用是通過P1.0端口發(fā)送兩個左右信號頻率約40kHz的方波，脈沖寬度為12μs左右，同時把計數(shù)器T0打開進行計時。超聲波測距器主程序利用外中斷0檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號(INTO引腳出現(xiàn)低電平)，立即進入中斷程序。進入該中斷后就立即關(guān)閉計時器T0停止計時，并將測距成功標(biāo)志字賦值1。如果當(dāng)計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器T0溢出中斷將外中斷0關(guān)閉，并將測距成功標(biāo)志字賦值2以表示此次測距不成功。三、系統(tǒng)調(diào)試超聲波測距儀的制作和調(diào)試都比較簡單，其中超聲波發(fā)射和接收采用Φ15的超聲波換能器TCT40-10F1(T發(fā)射)和TCT40-10S1(R接收)，其中心頻率為40kHz,安裝時應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距4-8cm，其余元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據(jù)測量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好，并下載到單片機試運行。根據(jù)實際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測量的間隔時間，以適應(yīng)不同距離的測量需要。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對測量誤差和重復(fù)一致性進行多次實驗分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)，使其達(dá)到實際使用的測量要求7.2超聲波傳感器測距系統(tǒng)設(shè)計7.3灰度傳感器尋跡電路設(shè)計7.3.1設(shè)計前準(zhǔn)備一、任務(wù)簡介：基于51單片機，設(shè)計一個利用灰度傳感器實現(xiàn)智能小車尋跡系統(tǒng)，包括繪制電路圖以及編制程序二、任務(wù)目標(biāo)：（1）掌握灰度傳感器的結(jié)構(gòu)及其工作原理；（2）掌握灰度傳感器尋跡工作原理（3）掌握利用灰度傳感器尋跡功能的程序編制三、相關(guān)知識（1）灰度傳感器簡介1）用途

灰度檢測傳感器主要用于檢測不同顏色的灰度值，例如在滅火比賽中判斷門口白線、在足球比賽中判斷機器人在場地中的位置。在各種軌跡比賽中沿黑線行走等。2）結(jié)構(gòu)

灰度傳感器是模擬傳感器，有一只發(fā)光二極管和一只光敏電阻，安裝在同一面上，結(jié)構(gòu)如圖7.3.1所示。7.3灰度傳感器尋跡電路設(shè)計圖7.3.1灰度傳感器的結(jié)構(gòu)7.3灰度傳感器尋跡電路設(shè)計灰度傳感器的發(fā)光二極管發(fā)出一束白色光(BE一1112)或藍(lán)色光(BE113)，照到不同顏色的物體上，由于不同顏色對光線的吸收作用不一樣(總的來說，顏色越深，吸收越多，顏色越淺，吸收越少)，導(dǎo)致反射光線的強弱不同。對于黑色之類顏色比較深的物體，反射信號比較弱，因而輸出電平較低;對于自色之類顏色比較淺的物體，反射信號比較強，因而輸出電平比較高。通過對輸出電平的測量比較，機器人就能判別物體顏色的深淺。電路中包含了穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)，因此工作的電源范圍比較寬，并且能克服電源電壓波動對電路的影響。7.3灰度傳感器尋跡電路設(shè)計3）工作原理

灰度傳感器利用光敏電阻對不同檢測路面返回光的阻值不同的原理進行顏色深淺檢測。在有效的檢測距離內(nèi)，發(fā)光二極管發(fā)出白光，照射在檢測面上，檢測面反射部分光線，光敏電阻檢測此光線的強度并將其轉(zhuǎn)換為機器人可以識別的信號。其原理如圖7.3.2所示。圖7.3.2灰度傳感器的原理圖7.3灰度傳感器尋跡電路設(shè)計（2）灰度傳感器使用時注意事項1)檢測面的材質(zhì)不同一也會引起其返回值的差異。2)外界光線的強弱對其影響非常大，會直接影響到檢測效果，在對具體項目檢測時注意包裝傳感器，避免外界光的干擾。3)根據(jù)它的工作原理—光敏元件根據(jù)檢測面反射回來的光線強度，來確定其檢測面顏色的深淺。因此，測量的準(zhǔn)確性和傳感器到檢測面的距離是有直接關(guān)系的。當(dāng)機器人運動時，機體的震蕩同樣會影響其測量精度。（3）灰度傳感器調(diào)節(jié)方法灰度傳感器上無信號指示燈，但是配有檢測顏色返回模擬量大小的調(diào)節(jié)器。欲使檢測給定的顏色時，可以將發(fā)射或接收頭置于給定顏色處，配合調(diào)節(jié)器即可調(diào)出合適的返回模擬量。檢測顏色越淺，返回值越小。將調(diào)節(jié)器逆時針方向旋轉(zhuǎn)，返回模擬量變大;將調(diào)節(jié)器順時針方向旋轉(zhuǎn)，返回模擬量變小。可以一直調(diào)節(jié)直到需要的數(shù)值為止。若需要準(zhǔn)確的模擬量，可以用程序在液晶屏幕上顯示，配合調(diào)節(jié)器即可調(diào)出準(zhǔn)確的模擬量。用螺絲刀旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器時，不要旋得太快，也不要旋得太用力，以防旋壞，在發(fā)現(xiàn)旋不動時，應(yīng)馬上停止。7.3灰度傳感器尋跡電路設(shè)計7.3灰度傳感器尋跡電路設(shè)計7.3.2尋跡系統(tǒng)設(shè)計（1）硬件設(shè)置在機器人底部左右兩側(cè)安裝兩個地面灰度傳感器，固定好，且離地面5~10mm，機器人尋跡時檢測地面灰度并把黑色的預(yù)設(shè)值設(shè)置為大于180,自色值為80左右，在程序設(shè)計時，取80~180的中間值130作為判斷黑自色的條件，即灰度傳感器測得的值小于130，則為自色;測得的值大于130，則為黑色。有色軌跡灰度傳感器圖7.3.3灰度傳感器布置示意圖有色軌跡有色軌跡7.3灰度傳感器尋跡電路設(shè)計（2）程序設(shè)計程序初始化后進入循環(huán)掃描，首先判定右側(cè)傳感器是否壓到黑線(大于130)，若壓到黑線(為真)，則說明小車左偏，控制小車向右轉(zhuǎn)。若沒有壓到黑線(為假)，再判斷左側(cè)傳感器是否壓到黑線，若壓到黑線(為真)則說明小車右偏，控制小車左轉(zhuǎn);若沒有壓到黑線說明小車姿態(tài)正確，小車直行。其控制程序流程如圖7.3.4所示。圖7.3.4尋跡程序流程圖7.3灰度傳感器尋跡電路設(shè)計部分程序如下：#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintright_red=P1^4;//定義右側(cè)傳感器輸入端口為P1.4left_red=P1^5;//定義右側(cè)傳感器輸入端口為P1.5voidturn_right()//右轉(zhuǎn)函數(shù)｛省略｝voidturn_left()//左轉(zhuǎn)函數(shù)｛省略｝voidstraight()//直行函數(shù)｛省略｝voidinfrared()//尋跡函數(shù)｛ucharflag；//定義信號7.3灰度傳感器尋跡電路設(shè)計if（right_red==1）//右側(cè)傳感器壓黑線{flag=1;}elseif(left_red==1)//左側(cè)傳感器壓黑線{flag=2;}elseif((left_red==0)&&(right_red==0))//左右傳感器均未壓黑線{flag=3;}switch(flag){case1:turn_right();//跳轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)函數(shù)break;case2:turn_left();//跳轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)函數(shù)break;case3:straight()//跳轉(zhuǎn)直行函數(shù)break;}｝voidmain（）｛init（）；//調(diào)用初始化函數(shù)while（1）//循環(huán)掃描｛infrared（）；//調(diào)用尋跡函數(shù)｝｝7.3灰度傳感器尋跡電路設(shè)計7.4基于DS18B20溫度傳感器的測溫電路設(shè)計7.4.1設(shè)計前準(zhǔn)備1.任務(wù)簡介設(shè)計基于DS18B20的測溫控制電路，并編寫程序。2.任務(wù)目標(biāo)(1)熟悉DS18B20溫度傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理。(2)掌握利用DS18B20測溫控制電路的設(shè)計。(3)掌握利用DS18B20測溫電路控制程序的編寫。7.4基于DS18B20溫度傳感器的測溫電路設(shè)計3.相關(guān)知識（1）DS18B20傳感器簡介美國Dallys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，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)，“一線總線”獨特而且經(jīng)濟的特點，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。D518B20可以通過程序設(shè)定9一12位的分辨率，也可選更小的封裝方式和更寬的電壓適用范圍，用戶設(shè)定的報警溫度可存儲在EEPROM中，掉電后依然保存?，F(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。其適合于惡劣環(huán)境現(xiàn)場溫度的測量，如環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制和測溫類消費電子產(chǎn)品等。7.4基于DS18B20溫度傳感器的測溫電路設(shè)計（2）DS18B20溫度傳感器的主要特性。①適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍為3.0~5.5V，在寄生電源方式下還可由數(shù)據(jù)線供電。②獨特的單線接u方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條總線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通信。③DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)，并進行多點測溫。④DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。⑤溫度測量范圍為一55℃一+125℃，在一10℃~+85℃時精度為±0.5℃。⑥可編程的分辨率為9~12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實現(xiàn)高精度測溫。⑦在9位分辨率時，最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，在12位分辨率時，最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，速度快。⑧測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行方式傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。⑨負(fù)壓特性:當(dāng)電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。7.4基于DS18B20溫度傳感器的測溫電路設(shè)計（3）DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成:64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)性的溫度報警觸發(fā)器TH和TL,配置寄存器。D518B20的外形及管腳排列如圖7一19所示。DS18B20引腳定義:①DQ為數(shù)字信號輸入或輸出端。②CND為電源地線。③VDD為外界供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時接地)。7.4基于DS18B20溫度傳感器的測溫電路設(shè)計（4）DS18B20測溫原理。DS18B20測溫原理如圖7-20所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號，并送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在一55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值上。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減