传感器与单片机接口技术实训报告.ppt

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1、电气 11032班 李涛 传感器与单片机 接口技术实训报告 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 目录 1实训目的 2实训内容 3元件列表 4传感器工作原理 5 测速原理 6 光耦传感器接口电路图 7霍尔传感器接口电路图 8实物图 9程序 10实训心得 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 实训目的 通过传感器与接口技术专周的实验、实践与程序 编制与调试，让学生形成传感器与接口及单片机 系统的概念，并在实验与实践中体验单片机系统 的应用，为应用传感器、单片机及后续的毕业设 计打下良好的基础。 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 实训内容 1、完成光耦

2、、霍尔传感器及相关电子元件的市场调研及购置工作。 、完成光耦传感器及接口电路的制作工作。 、完成霍尔传感器与单片机接口制作工作。 、完成光耦或霍尔测速装置的制作工作。 、绘制计数器、速度测量系统的硬件原理图。 、编写单片机计数器的程序编制工作。 、完成单片机速度测量及计数器的编程工作。 8、拓展创新： A、修改现有程序，使用单片机的计数器进行计数，达到同样功能。 B、根据当前实际，设计一出租车计费器。 9、写实训报告、制作 PPT进行展示。 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 实训所需元件列表 （光耦元器件和霍尔元器件的型号可以不是相同， 磁钢同时要 分清它的正负极 ，微型电动

3、机转动要有 1.5V电池供电） 元件名称 型号 数量 (个） 光耦元器件 WYC 1 霍尔元器件 44E 1 电阻 4.7k、 0.5k 各 1 磁钢 6 1 微型电动机 1.5 1 细导线 不限 若干 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 传感器工作原理 1.光电效应 光电式传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器。利用这种传感 器测量非电量时，只需将这些非电量的变化转换为光信号的变化，就 可以将非电量的变化转换为电量的变化而进行检测。光电式传感器具 有结构简单、非接触、高可靠性、高精度和反应快等特点。 光具有波粒二象性。光的粒子学说认为光是由一群光子组成的，每 一个光子具有一

4、定的能量 ,光的能量为 E=hf,其中 h为普朗克常数。 h=6.626 10-34Js,f为光的频率 .因此 ,光的频率越高 ,光子的能量越大 . 光照射在物体上会产生一系列的物理或化学效应 ,如光合效应、光热 效应、光电效应等。光电式传感器的理论基础就是光电效应 ,即光照 射在某一物体上 ,可以看作物体受到一连串能量为 hf的光子所轰击 ,被 照射物体的材料吸收了光子的能量而发生相应电效应的物理现象 .根 据产生的电效应的不同 ,光电效应大致可以分为三类 : 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 光电效应 外光电效应 内光电效应 光生伏特效应 2013年 5月 31日 电气

5、11302班 李涛 外光电效应 在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的 物理现象称为外光电效应，也称为光电发射效应。逸出来 的电子称为光电子。外光电效应可用爱因斯坦光电方程来 描述式中， v是电子逸出物体表面时的初速度 ;m是电子的 质量 ;W是金属材料的逸出功 (金属表面对电子的束缚 ).上 式为著名的爱因斯坦光电方程，它揭示了光电效应的本质。 根据爱因斯坦的假设：一个光子的能量只能给一个电子， 因此单个的光子把全部能量传给物体中的一个自由电子， 使自由电子的能量增加为 hf，这些能量一部分用于克服逸 出功形，另一部分作为电子逸出时的初动能。由于逸出功 与材料的性质有关，当材料选定

6、后，要使金属表面有电子 逸出，入射光的频率 f有一最低的限度。当 hf小 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 于 W时，即使光通量很大，也不可能有电子逸出，这个最 低限度的频率称为红限频率。当 hf大于 W时，光通量越大， 逸出的电子数目也越多，光电流也就越大。 根据外光电效应制成的光电元器件有光电管、光电倍增管、 光电摄像管等。 内光电效应 在光线作用下，使物体导电能力发生变化的现象称为内光 电效应，也称为光电导效应。 根据内光电效应制成的光电元器件有光敏电阻、光敏二极 管、光敏晶体管和光敏晶闸管等。 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 光生伏特效应 在光线作

7、用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生 伏特效应。基于光生伏特效应的光电元器件是光电池。 光电开关 光电开关是用来检测物体的靠近、通过等状态的光电式传 感器。它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为开关 信号的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和 输入回路是电隔离的 (即电绝缘 )，所以它可以在许多场合 得到应用。 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 霍尔传感器 霍尔效应 置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与 磁场方向不一致时， 载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个 面之间产生电动势 ，这种现象称为霍耳效应。该电动势 称为霍耳电势。如图 4.59所示，在垂直

8、于外磁场 B 的方向上放置一导电板，导电板通以电流 I，方向 如图所示。导电板中的电流使金属中自由电子在 电场作用下做定向运动。此时，每个电子受洛伦 兹力 fl的作用， fl fl=eBv 2013年 5月 31日 b B f L l I d E H v f H 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 测速原理 光耦元器件 :微型电动机接通电池时 ,促使遮光片经过光耦 元器件时遮盖发光二极管的光线使三极管得不到光而中断， P2.2没有电信号计数一次到第二次转到遮光点时，有中间 时间就可得到转速。 霍尔元器件：微型电动机接通电池时，磁钢也转动起来。 霍尔元器件处在有无磁场情况下相当是

9、开关，当磁钢转到 霍尔元器件附近时它得感应到磁场相当断开没有接通 P2.0， 这样计数一次，待第二次转到霍尔元器件时再计一次数， 通过中间时间就可以计算出转速。 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 光耦传感器接口电路图 STC89C54 RD+的 单片机 P2.2 4.7k 0.5k 5V 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 霍尔传感器接口电路图 STC89C54 RD+的 单片机 D G V 5V 霍尔元器件 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 实物图 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 实训编程 #include sbit c

10、gq_gd_b=p22; sbit cgq_hr_b=p20; uchar JS=0; uchar SD=0; uchar DQ=0 void time1_inter(void) interrupt 3 +JS; if(JS28) JS=0; SD=0; DQ=0; 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 void main(void) uchar databuf9; uint count=0; bit gd_b=0; bit hr_b=0; TMOD=0 x10; TR1=1; ET1=1; EA=1; begin: init_jp_led_dz(); clr_led_dz();

11、 led_string(0, 0 0); 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 for(;) if(read_key()= A)count=0;goto begin; if(DQ=0) sprintf(buf,%2bu,SD); led_string(6,buf); if(cgq_gd_b=0) gd_b=1; if(cgq_hr_b=0) hr_b=1; if(cgq_gd_b!=0 hr_b=0; +count; +DQ; sprintf(buf,%5u,count); led_string(0,buf); 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 实训心得 经过这

12、一周的接口实训，我在理论的基础上更深刻的掌握 了单片机的深层内容及实际生活中的应用，实训锻炼了自 己动手能力和思维能力，还有在软件方面的编程能力，让 我受益匪浅，同时也暴露出一些平时学习上的问题，让我 深刻反思。这些问题的发现将为我以后的学习和工作找明 道路，查漏补缺为进一步学习作好准备。通过实训，让我 懂得了如何编写一些简单的程序，学会了如何制作单片机 应用程序，并且可以在今后的日常生活中灵活运用。 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛 本次实训，特别感谢程利民、朱晓 玲、黄京、姜新桥、桂毅、鲍方等 老师（排名不分先后）耐心而又热 情的指导和帮助！谢谢！ 2013年 5月 31日 电气 11302班 李涛