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1、第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术目目 录录 19.1 热电偶传感器与单片机的接口实例热电偶传感器与单片机的接口实例19.2 霍尔传感器与单片机接口实例霍尔传感器与单片机接口实例 19.3 压电测力传感器与单片机接口实例压电测力传感器与单片机接口实例19.4 光电传感器与单片机接口实例光电传感器与单片机接口实例传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术传感器与单片机的接口技术传感器与单片机的接口技术 就是智能设备中的一个关键性问题就是智能设备中的一个关键性问题 传感器必须经过适当的接口电路传
2、感器必须经过适当的接口电路或接口软件的或接口软件的“衔接衔接”，才能满足信号的处理、才能满足信号的处理、显示和控制的要求显示和控制的要求 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.1 热电偶传感器与单片机的接口实例热电偶传感器与单片机的接口实例1热电偶传感器与单片机的硬件接口设计热电偶传感器与单片机的硬件接口设计基于热电偶的温度控制系统结构圈基于热电偶的温度控制系统结构圈 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.1 热电偶
3、传感器与单片机的接口实例热电偶传感器与单片机的接口实例1热电偶传感器与单片机的硬件接口设计热电偶传感器与单片机的硬件接口设计温度信号采集和放大电路温度信号采集和放大电路传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术包括：包括：键盘模块、显示模块、温度信号采集转换模块、键盘模块、显示模块、温度信号采集转换模块、温度控制信号输出模块和单片机模块。温度控制信号输出模块和单片机模块。该系统能根据用户设置的温度数值，该系统能根据用户设置的温度数值，控制加热器和冷却器轮流工作。控制加热器和冷却器轮流工作。19.1 热电偶传感器与单
4、片机的接口实例热电偶传感器与单片机的接口实例1热电偶传感器与单片机的硬件接口设计热电偶传感器与单片机的硬件接口设计传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.1 热电偶传感器与单片机的接口实例热电偶传感器与单片机的接口实例1热电偶传感器与单片机的硬件接口设计热电偶传感器与单片机的硬件接口设计(1)键盘、显示模块键盘、显示模块键盘模块是用户设置系统工作温度和工作状态的输入设备，键盘模块是用户设置系统工作温度和工作状态的输入设备，采用独立式键盘结构采用独立式键盘结构 显示模块用于显示用户设置的温度值和系统当前温度。
5、显示模块用于显示用户设置的温度值和系统当前温度。 (2)温度信号采集转换模块温度信号采集转换模块Ll为热电偶传感器，它将环境温度高低为热电偶传感器，它将环境温度高低变成电压信号，送到运算放大器，变成电压信号，送到运算放大器，放大后的信号输出到放大后的信号输出到AD转换模块。转换模块。 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.1 热电偶传感器与单片机的接口实例热电偶传感器与单片机的接口实例2热电偶传感器与单片机的软件接口设计热电偶传感器与单片机的软件接口设计系统的软件包括主程序、系统的软件包括主程序、定时中断
6、程序、定时中断程序、温度测量转换程序、温度测量转换程序、温度控制程序、温度控制程序、键盘处理程序等。键盘处理程序等。 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术主程序流程图主程序流程图 定时中断服务程序流程图定时中断服务程序流程图19.1 热电偶传感器与单片机的接口实例热电偶传感器与单片机的接口实例2热电偶传感器与单片机的软件接口设计热电偶传感器与单片机的软件接口设计传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.1 热电偶传感器与单片
7、机的接口实例热电偶传感器与单片机的接口实例2热电偶传感器与单片机的软件接口设计热电偶传感器与单片机的软件接口设计温度测量转换子程序流程图温度测量转换子程序流程图 温度测量子程序流程图温度测量子程序流程图 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.1 热电偶传感器与单片机的接口实例热电偶传感器与单片机的接口实例2热电偶传感器与单片机的软件接口设计热电偶传感器与单片机的软件接口设计设置键处理子程序流程图设置键处理子程序流程图 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单
8、片机接口技术传感器与单片机接口技术19.2 霍尔传感器与单片机接口实例霍尔传感器与单片机接口实例1霍尔传感器与单片机的硬件接口设计霍尔传感器与单片机的硬件接口设计 霍尔测速模块、单片机模块和显示模块。霍尔测速模块、单片机模块和显示模块。电机测速系统结构图电机测速系统结构图 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.2 霍尔传感器与单片机接口实例霍尔传感器与单片机接口实例测速齿轮测速齿轮 霍尔元件霍尔元件 1霍尔传感器与单片机的硬件接口设计霍尔传感器与单片机的硬件接口设计 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器
9、原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.2 霍尔传感器与单片机接口实例霍尔传感器与单片机接口实例1霍尔传感器与单片机的硬件接口设计霍尔传感器与单片机的硬件接口设计 霍尔传感器与单片机的硬件接口连接图霍尔传感器与单片机的硬件接口连接图 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.2 霍尔传感器与单片机接口实例霍尔传感器与单片机接口实例1霍尔传感器与单片机的硬件接口设计霍尔传感器与单片机的硬件接口设计 P3.3作为与测速装置的连接引脚，用于数据采集。作为与测速装置的
10、连接引脚，用于数据采集。 显示模块采用显示模块采用4位动态位动态LED数码显示电路。数码显示电路。 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.2 霍尔传感器与单片机接口实例霍尔传感器与单片机接口实例2霍尔传感器与单片机的软件接口设计霍尔传感器与单片机的软件接口设计 单片机测量电机转速的基本原理就是测量单片机测量电机转速的基本原理就是测量一定时间内进入单片机的脉冲数量，一定时间内进入单片机的脉冲数量，经过软件处理就可以汁算出电机的转速经过软件处理就可以汁算出电机的转速 系统软件包括主程序、系统软件包括主程序、中
11、断处理程序、中断处理程序、显示程序和转速计算程序。显示程序和转速计算程序。 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.2 霍尔传感器与单片机接口实例霍尔传感器与单片机接口实例2霍尔传感器与单片机的软件接口设计霍尔传感器与单片机的软件接口设计 主程序流程图主程序流程图 中断服务程序流程图中断服务程序流程图 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.3 压电测力传感器与单片机接口实例压电测力传感器与单片机接口实例1压电测力传感器
12、与单片机的硬件接口设计压电测力传感器与单片机的硬件接口设计测力系统硬件结构图测力系统硬件结构图 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.3 压电测力传感器与单片机接口实例压电测力传感器与单片机接口实例1压电测力传感器与单片机的硬件接口设计压电测力传感器与单片机的硬件接口设计力敏传感器输出的信号经差频后，力敏传感器输出的信号经差频后，由单片机进行数据采集，由单片机进行数据采集，经软件完成数字滤波和归经软件完成数字滤波和归运算等处理后，运算等处理后，所得测量结果送所得测量结果送LED显示器显示。显示器显示。 传
13、感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.3 压电测力传感器与单片机接口实例压电测力传感器与单片机接口实例1压电测力传感器与单片机的硬件接口设计压电测力传感器与单片机的硬件接口设计 (1)信号的采集信号的采集 待测外力加到传感器系统的待测外力加到传感器系统的传力机械装置时，传力机械装置时，经由机械装置，经由机械装置，该力就作用到了谐振传感该力就作用到了谐振传感器的敏感元件上，器的敏感元件上，敏感元件参数发生变化，敏感元件参数发生变化，即可得到差频信号即可得到差频信号 输出的差频信号的频率变化量输出的差频信号的频
14、率变化量反映了反映了X1的受力情况。的受力情况。由单片机对得到的频率信号由单片机对得到的频率信号(差差频信号频信号)进行数字化处理，进行数字化处理，并将结果送并将结果送LED显示。显示。传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.3 压电测力传感器与单片机接口实例压电测力传感器与单片机接口实例1压电测力传感器与单片机的硬件接口设计压电测力传感器与单片机的硬件接口设计(2)测量差频信号的频率测量差频信号的频率 (3)显示电路显示电路 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传
15、感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.3 压电测力传感器与单片机接口实例压电测力传感器与单片机接口实例2压电测力传感器与单片机的软件接口设计压电测力传感器与单片机的软件接口设计 系统软件包括主程序和中断子程序。系统软件包括主程序和中断子程序。主程序的功能是完成系统初始化，主程序的功能是完成系统初始化，包括设置堆栈包括设置堆栈指针、分配内存空间、设置中断控制字指针、分配内存空间、设置中断控制字以及设定计数定时器的工作方式等。以及设定计数定时器的工作方式等。 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.3
16、 压电测力传感器与单片机接口实例压电测力传感器与单片机接口实例2压电测力传感器与单片机的软件接口设计压电测力传感器与单片机的软件接口设计 主程序流程图主程序流程图 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.3 压电测力传感器与单片机接口实例压电测力传感器与单片机接口实例2压电测力传感器与单片机的软件接口设计压电测力传感器与单片机的软件接口设计 中断子程序流程图中断子程序流程图 中断子程序即中断子程序即服务程序，服务程序，数据的采集、数据的采集、数字滤波及数字滤波及显示控制都由丽而显示控制都由丽而中断程序完成。
17、中断程序完成。 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.4 光电传感器与单片机接口实例光电传感器与单片机接口实例1光电传感器与单片机的硬件接口设计光电传感器与单片机的硬件接口设计光电传感器测速调速系统结构框图光电传感器测速调速系统结构框图 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.4 光电传感器与单片机接口实例光电传感器与单片机接口实例1光电传感器与单片机的硬件接口设计光电传感器与单片机的硬件接口设计系统由光电检测放大模块
18、、系统由光电检测放大模块、单片机模块、单片机模块、数模转换模块、数模转换模块、放大滤波模块和放大滤波模块和功率放大模块构成功率放大模块构成 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.4 光电传感器与单片机接口实例光电传感器与单片机接口实例1光电传感器与单片机的硬件接口设计光电传感器与单片机的硬件接口设计(1)光电检测模块光电检测模块光电检测模块原理光电检测模块原理 遮光片遮光片 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.4
19、光电传感器与单片机接口实例光电传感器与单片机接口实例1光电传感器与单片机的硬件接口设计光电传感器与单片机的硬件接口设计反射式光电传感器反射式光电传感器检测电机速度的基本原理就是检测电机速度的基本原理就是当发射管光照射到物体后，当发射管光照射到物体后，被物体反射到接收管时，被物体反射到接收管时，接收管导通，反之关断，接收管导通，反之关断，为此，可以制作一个遮光叶片，为此，可以制作一个遮光叶片，安装在转轴上，安装在转轴上，当扇叶经过时，当扇叶经过时，产生脉冲信号。产生脉冲信号。当叶片数较多时，当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。旋转一周可以获得多个脉冲信号。传感器原理及应用传感器原理及应
20、用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.4 光电传感器与单片机接口实例光电传感器与单片机接口实例1光电传感器与单片机的硬件接口设计光电传感器与单片机的硬件接口设计(2)单片机模块单片机模块(3)数模转换和滤波放大模块数模转换和滤波放大模块单片机硬件电路模块图单片机硬件电路模块图 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.4 光电传感器与单片机接口实例光电传感器与单片机接口实例1光电传感器与单片机的硬件接口设计光电传感器与单片机的硬件接口设计DAC083
21、2内部电路框图内部电路框图 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.4 光电传感器与单片机接口实例光电传感器与单片机接口实例2光电传感器和单片机接口的软件设计光电传感器和单片机接口的软件设计 测速系统软件包括测速系统软件包括3个程序模块：个程序模块：主程序、中断服务程序和转速运算程序。主程序、中断服务程序和转速运算程序。 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术19.4 光电传感器与单片机接口实例光电传感器与单片机接口实例2光电传感器和单片机接口的软件设计光电传感器和单片机接口的软件设计 主程序流程图主程序流程图 中断服务程序流程图中断服务程序流程图 传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第19章章 传感器与单片机接口技术传感器与单片机接口技术小小 结结 19.1 热电偶传感器与单片机的接口实例热电偶传感器与单片机的接口实例19.2 霍尔传感器与单片机接口实例霍尔传感器与单片机接口实例 19.3 压电测力传感器与单片机接口实例压电测力传感器与单片机接口实例19.4 光电传感器与单片机接口实例光电传感器与单片机接口实例传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用
