傳感器實驗指導(dǎo)書

1、傳感器實驗指導(dǎo)書 V2.0電子對抗實驗室 目 錄1、傳感器的半橋性能實驗2、傳感器的全橋性能實驗3、差動變壓器的特性實驗4、超聲波傳感器的位移特性實驗5、單片機應(yīng)用6、紅外傳感器的應(yīng)用7、溫濕度檢測8、綜合實驗9、附件1實驗一 電阻式傳感器的半橋性能實驗一、實驗?zāi)康?掌握半橋電路的工作原理和性能。二、實驗所用單元 電阻應(yīng)變式傳感器、調(diào)零電橋、差動放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺架。三、實驗原理及電路1、電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時,其阻值發(fā)生變化,這就是電阻應(yīng)變效應(yīng),其關(guān)系為:R/R=K, R為電阻絲變化值,K為應(yīng)變靈敏系數(shù), 為電阻絲長度的相對變化量L/L。通過測量電路將電阻變

2、化轉(zhuǎn)換為電流或電壓輸出。2、電阻應(yīng)變式傳感如圖1-1所示。傳感器的主要部分是下、下兩個懸臂梁,四個電阻應(yīng)變片貼在梁的根部,可組成單臂、半橋與全橋電路,最大測量范圍為3mm。1一外殼 2-電阻應(yīng)變片 3-測桿 4- 等截面懸臂梁 5-面板接線圖圖1.1 電阻應(yīng)變式傳感器圖中R1、R2、R3為固定,R為電阻應(yīng)變片。3、將兩個受力方向不同的應(yīng)變片電阻分別接入電橋的兩個相鄰橋臂,組成半橋形式的測量電路,轉(zhuǎn)換電路的輸出靈敏度提高,非線性得到改善。4、實驗電路圖見圖1-1 ,當(dāng)兩個應(yīng)變片的阻值和應(yīng)變量相同時,半橋輸出電壓Uo=2EK，E為電橋轉(zhuǎn)換系數(shù)。四、實驗步驟1、固定好位移臺架,將電阻應(yīng)變式傳感器置于

3、位移臺架上,調(diào)節(jié)測微器使其指示15mm左右。將測微器裝入位移臺架上部的開口處,旋轉(zhuǎn)測微器測桿使其與電阻應(yīng)變式傳感器的測桿適度旋緊,然后調(diào)節(jié)兩個滾花螺母使電阻式應(yīng)變傳感器上的兩個懸梁處于水平狀態(tài),兩個滾花螺母固定在開口處上下兩側(cè)。2、將實驗箱面板上的15V和地端,用導(dǎo)線接到差動放大器上;將放大器放大倍數(shù)電位器RP1旋鈕(實驗臺為增益旋鈕)逆時針旋到終端位置。3、用導(dǎo)線將差動放大器的正負(fù)輸入端連接,再將其輸出端接到數(shù)字電壓表的輸入端;按下面板上電壓量程轉(zhuǎn)換開關(guān)的20V檔按鍵(實驗臺為將電壓量程撥到20V檔);接通電源開關(guān),旋動放大器的調(diào)零電位器RP2旋鈕,使電壓表指示向零趨近,然后換到2V量程,旋

4、動調(diào)零電位器RP2旋鈕使電壓表指示為零;此后調(diào)零電位器RP2旋鈕不再調(diào)節(jié),根據(jù)實驗適當(dāng)調(diào)節(jié)增益電位器RP1。4、按圖1-2接線,將兩個受力方向相反的應(yīng)變片接入電橋中。圖1-2電阻式傳感器半橋?qū)嶒炿娐?、調(diào)節(jié)平衡電位器RP,使數(shù)字電壓表指示接近零,然后旋動測微器使電壓表指示為零,此時測微器的讀數(shù)視為系統(tǒng)零位。分別上旋和下旋測微器,每次0.4mm,上下各2mm,將位移量X和對應(yīng)的輸出電壓值Uo記入下表中。表1-1五、實驗報告1、根據(jù)表1-1的實驗數(shù)據(jù),畫出輸入/輸出特性曲線U。=f(X),并且計算靈敏度和非線性誤差。2、進行半橋測量時,接入的兩個應(yīng)變片電阻的受力方向為什么必須相反?實驗二 傳感器的

5、全橋性能實驗一、實驗?zāi)康恼莆杖珮螂娐返墓ぷ髟砗托阅堋６?、實驗所用單元電阻?yīng)變式傳感器、調(diào)零電橋、差動放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺架。三、實驗原理及電路1、電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時,其阻值發(fā)生變化,這就是電阻應(yīng)變效應(yīng),其關(guān)系為:R/R=K, R為電阻絲變化值,K為應(yīng)變靈敏系數(shù), 為電阻絲長度的相對變化量L/L。通過測量電路將電阻變化轉(zhuǎn)換為電流或電壓輸出。2、電阻應(yīng)變式傳感如圖1-1所示。傳感器的主要部分是下、下兩個懸臂梁,四個電阻應(yīng)變片貼在梁的根部,可組成單臂、半橋與全橋電路,最大測量范圍為3mm。3、按圖2-1接線,將四個應(yīng)變片接入電橋中,注意相鄰橋臂的應(yīng)變片電阻受力方

6、向必須相反。圖2-1電阻式傳感器全橋?qū)嶒炿娐匪?、實驗步驟1、固定好位移臺架,將電阻應(yīng)變式傳感器置于位移臺架上,調(diào)節(jié)測微器使其指示15mm左右。將測微器裝入位移臺架上部的開口處,旋轉(zhuǎn)測微器測桿使其與電阻應(yīng)變式傳感器的測桿適度旋緊,然后調(diào)節(jié)兩個滾花螺母使電阻式應(yīng)變傳感器上的兩個懸梁處于水平狀態(tài),兩個滾花螺母固定在開口處上下兩側(cè)。2、將實驗箱面板上的15V和地端,用導(dǎo)線接到差動放大器上;將放大器放大倍數(shù)電位器RP1旋鈕(實驗臺為增益旋鈕)逆時針旋到終端位置。3、用導(dǎo)線將差動放大器的正負(fù)輸入端連接,再將其輸出端接到數(shù)字電壓表的輸入端;按下面板上電壓量程轉(zhuǎn)換開關(guān)的20V檔按鍵(實驗臺為將電壓量程撥到20

7、V檔);接通電源開關(guān),旋動放大器的調(diào)零電位器RP2旋鈕,使電壓表指示向零趨近,然后換到2V量程,旋動調(diào)零電位器RP2旋鈕使電壓表指示為零;此后調(diào)零電位器RP2旋鈕不再調(diào)節(jié),根據(jù)實驗適當(dāng)調(diào)節(jié)增益電位器RP1。4、按圖1-2接線,將四個應(yīng)變片接入電橋中,注意相鄰橋臂的應(yīng)變片電阻受力方向必須相反。5、調(diào)節(jié)平衡電位器RP,使數(shù)字電壓表指示接近零,然后旋動測微器使電壓表指示為零,此時測微器的讀數(shù)視為系統(tǒng)零位。分別上旋和下旋測微器,每次0.4mm,上下各2mm,將位移量X和對應(yīng)的輸出電壓值Uo記入下表中。 表2-1五、實驗報告1、根據(jù)表2-1,畫出輸/輸出特性曲線Uo=f(X),并且計算靈敏度和非線性誤差

8、。2、全橋測量時,四個應(yīng)變片電阻是否必須全部一樣?實驗三 差動變壓器的特性實驗一、實驗?zāi)康?、了解差動變壓器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握差動變壓器及整流電路的工作原理。3、掌握差動變壓器的調(diào)試方法。二、實驗所用單元電感式傳感器、電感式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動放大器板、苴流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺架。三、實驗原理及電路1、差動變壓器由一個初級線圈和兩個次級線圈及一個鐵芯組成,當(dāng)鐵芯移動時,由于初級線圈和次級線圈之問的互感發(fā)生變化使次級線圈的感應(yīng)電勢產(chǎn)生變化,一個次級線圈的感應(yīng)電勢增加,另一個則減少,將兩個次級線圈反向串接,就可以引出差值輸出,其輸出電勢反映出鐵芯的位移量。2、差動變壓器實驗電路圖如圖2

9、-1所示。圖2-1差動變壓器實驗電路圖傳感器的兩個次級線圈(N2、NO電壓分別經(jīng)URl、URz2組橋式整流電路變換為直流電壓,然后相減,經(jīng)過差動放大器放大后,由電壓表顯示出來。Rl、R2為兩橋臂電阻,RP1為調(diào)零電位器,R3、R4、Cl組成濾波電路,R5為負(fù)載電阻,采用這種差動整流電路可以減少零點殘佘電壓。四、實驗步驟1、固定好位移臺架,將電感式傳感器置于位移臺架上。調(diào)節(jié)測微器使其指示12mm左右,將測微器裝入臺架上部的開口處,再將測微器的測桿與電感式傳感器的可動鐵芯旋緊。然后調(diào)節(jié)兩個滾花螺母,使鐵芯離開底面10mm,注意要使鐵芯能在傳感器中輕松滑動,再將兩個滾花螺母旋緊。2、差動放大器調(diào)零(

10、參見實驗一)。3、按圖2-1將信號源的兩輸出端A、B接到傳感器的初級線圈N1上,傳感器次級線圈N2、N3分別接到轉(zhuǎn)換電路板的C、D與H、I上,并將F與L用導(dǎo)線連接,將差動放大器與數(shù)字電壓表連接好。這樣構(gòu)成差動變壓器實驗電路。4、接通電源,調(diào)節(jié)信號源輸出幅度電位器RP2到較大位置,平衡電位器RP1處于中間位置,調(diào)節(jié)測微器使輸出電壓接近零,然后上移或下移測微器1mm,調(diào)節(jié)差動放大器增益使輸出電壓的值為300mV左右,再回調(diào)測微器使輸出電壓為OmV。此為系統(tǒng)零位,分別上旋和下旋測微器,每次0.5mm,上下各2.5mm,將位移量X和對應(yīng)的輸出電壓uo記入下表。 表2-1五、實驗報告1、根據(jù)表2-1 ,

11、畫出輸入/輸出特性曲線,并且計算靈敏度和非線性誤差。2、分析為什么采用差動整流電路可以減少零點殘余電壓?實驗四 超聲波傳感器的位移特性實驗一、實驗?zāi)康?、了解超聲波在介質(zhì)中的傳播特性。2、了解超聲波傳感器測量距離的原理與結(jié)構(gòu)。3、掌握超聲波傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。二、實驗所用單元超聲波發(fā)射探頭、超聲波接收傳感器、超聲波傳感器轉(zhuǎn)換電路板、反射擋板、振動臺、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表三、實驗原理及電路超聲波傳感器由發(fā)射探頭與接收傳感器及相應(yīng)的測量電路組成。超聲波是在聽覺閾值以外的聲波,其頻率范圍在2OKHz至60KHz之問,超聲波在介質(zhì)中可以產(chǎn)生三種形式的振蕩波:橫波、縱波和表面波。本實驗以空

12、氣為介質(zhì),用縱波測量距離。發(fā)射探頭發(fā)出40KHz的超聲波,在空氣中傳播速度為344m/s,當(dāng)超聲波在空氣中碰到不同介面時會產(chǎn)生一個反射波和折射波,其中反射由接收傳感器輸入測量電路,測量電路可以計算機超聲波從發(fā)射到接收之問的時問差,從而得到傳感器與反射面的距離。本實驗原理圖如圖3-1所示。圖4.1超聲波傳感器實驗原理圖四、實驗步驟1、按照圖4.1連線。2、在距離超聲波傳感器2030cm(020cm左右為超聲波測量盲區(qū))處放置反射擋板,接通電源,調(diào)節(jié)發(fā)射探頭與接收傳感器間的距離(約1015cm)與角度,使得在改變擋板位置時輸出電壓能夠變化。3、平行移動反射擋板,每次增加5cm,讀取輸出電壓,記入下

13、表中。表 4.1五、實驗報告1、根據(jù)表4.1的實驗數(shù)據(jù)畫出超聲波傳感器的特性曲線,并計算機其靈敏度。2、本實驗中的超聲波傳感器的特性是否是線性的?為什么?其線性度受到什么因素的影響?實驗五 單片機應(yīng)用一、 實驗?zāi)康?. 熟悉實驗用單片機開發(fā)板；2. 掌握單片機在傳感器模塊中的應(yīng)用。二、 實驗設(shè)備1. PC機；2. 單片機開發(fā)板。三、實驗內(nèi)容1. 安裝開發(fā)板驅(qū)動；2. 單片機I/O口使用；3. 開發(fā)板外設(shè)使用；4. 基于C語言實現(xiàn)。四、實驗要求 按照實驗內(nèi)容和實驗步驟完成實驗內(nèi)容，課后完成實驗報告。五、 實驗原理本實驗采用XT100學(xué)習(xí)板。1、 XT100學(xué)習(xí)板簡介可以使用XT100進行51和A

14、VR 單片機的學(xué)習(xí)和具體工程開發(fā)。XT100 學(xué)習(xí)板主芯片采用40腳直插51單片機，可以使用宏晶（STC 系列）、AT M E L（AT系列）和 SST 系列相應(yīng)單片機進行下載和仿真。該學(xué)習(xí)板匯集了各種常用資源，是低價格學(xué)習(xí)板，有效降低學(xué)習(xí)者經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，而能夠?qū)W習(xí)到很多資源。 XT100 學(xué)習(xí)板板上資源包括比較常用的功能如：LED 、數(shù)碼管、蜂鳴器、獨立按鍵、RS-232串行總線等，還有諸多高級資源如：溫度傳感器、EEPROM、液晶顯示接口、點陣、硬件時鐘等（如圖1所示）。 XT100 學(xué)習(xí)板是ISP 下載型學(xué)習(xí)板，支持 ISP 下載和仿真。只使用一條USB 延長線，即可完成供電和下載，臺式機用

15、戶和筆記本用戶均可以使用，比以前的任何產(chǎn)品都方便。主MCU支持51/AVR單片機，其中51單片機是AT、STC、SST系列三合一，AVR支持ATMEGA8515，緊操作一個跳線即可完成51學(xué)習(xí)板和AVR學(xué)習(xí)板的切換。本板多種下載方式，包括并口、串口和USB下載。學(xué)習(xí)板支持仿真，只要配一片SST芯片即可完成單步、斷點調(diào)試，并觀察寄存器狀態(tài)。圖1 XT100 學(xué)習(xí)板示意圖2、發(fā)光二極管LED部分電路原理圖：圖2 發(fā)光二極管電路圖8 個LED 陰極接單片機I/O 口P0，陽極通過限流電阻和一個跳線接到VCC（5V），跳線 J3 默認(rèn)連接。當(dāng)圖中點是高電平時，由于LED兩端都是5V，沒有電流產(chǎn)生，LE

16、D 不亮；當(dāng)是低電平時，LED 會導(dǎo)通發(fā)光。 3、數(shù)碼管部分電路原理圖： 圖3 數(shù)碼管電路圖P00-07 分別接8 位數(shù)碼管的8 個復(fù)用數(shù)據(jù)口，P10-P17 分別接8 位數(shù)碼管的8 個控制口，分別控制 8 個數(shù)字的顯示與否。P00-07 需要發(fā)送顯示字符的字型碼，共陽數(shù)碼管字型碼的設(shè)置如下： 圖4 共陽數(shù)碼管字形設(shè)置如圖4，相應(yīng)段為0 表示該段亮，為1 表示該段不亮。像土中的“5 ”二進制表示最低位為 A ，最高位為H ，這樣順著寫下來為“10010010”，十六進制為“0x92”。其他字型也是如此得到的。8 位數(shù)碼管數(shù)字是動態(tài)掃描顯示的，控制位為0 表示該位顯示，為1 表示該為不顯示，動態(tài)

17、顯示時始終保持1 位顯示而其他位均不顯示。比如顯示1234ABCD ，首先是P10 保持低電平，P1口其他位都保持高電平，然后把1 的字型碼發(fā)到數(shù)據(jù)口P0，延時10ms；在把P11 保持低電平，P1口其他位都保持高電平，然后把2 的字型碼發(fā)到數(shù)據(jù)口P0，延時10ms如此把“1234ABCD ”都發(fā)一遍，即實現(xiàn)了動態(tài)刷新。雖然每次只有一位顯示數(shù)字，但是由于人眼的遲滯性，看到的即是靜態(tài)的“1234ABCD ”。4、蜂鳴器部分電路原理圖：圖5 蜂鳴器電路根據(jù)PNP 三極管的特性，當(dāng)其基極為接近低電平時，三極管導(dǎo)通。2、學(xué)習(xí)板驅(qū)動程序的安裝雙擊“PL2303 驅(qū)動”可執(zhí)行安裝程序進行安裝，安裝成功后，

18、由于XT100 學(xué)習(xí)板已經(jīng)集成了USB 下載功能，那么把學(xué)習(xí)板通過USB 口連接到電腦上時，系統(tǒng)會提示找到新設(shè)備。驗證安裝正確的方法，則是打開操作系統(tǒng)桌面，右鍵點“我的電腦”，選“屬性”，選項卡中選“硬件”，選“設(shè)備管理器”。在“端口（COM和LPT ）”分支下發(fā)現(xiàn)“Prolific USB-to-Serial Comm Port(COMx)”設(shè)備，其中x 可能是任何一個數(shù)字，請務(wù)必記下 x 號，非常有用！該 x 號可能由于電腦、操作系統(tǒng)、USB 接口不同而有差別。盡量在學(xué)習(xí)板每次連接電腦時，都到設(shè)備管理器中確認(rèn)x 的值。六、 實驗步驟：（一）編寫單片機C語言程序并生成hex文件首先，安裝KE

19、IL開發(fā)環(huán)境；第二步，打開keil 軟件；第三步，在“project ”菜單里選擇“new project. ”，并選擇一個目錄保存；第四步，如圖4.2，在出現(xiàn)的窗口中選擇相應(yīng)公司的產(chǎn)品，我們選“STC”的“STC89C52RC ”，點“確定”，再點“是”,將在左端出現(xiàn)工程窗口；第五步，在“file ”菜單里選擇“new.”新建一個文件，并按保存按鈕保存為“xx.c”；第六步，在空白的文件內(nèi)輸入C語言代碼并保存；第七步，在工程窗口的“target1 ”上點鼠標(biāo)右鍵，選擇“options for targettarget 1”；第八步，在選項卡“output ”中鉤上“create hex fi

20、le ”，點“確定”； 第十步，在 keil 環(huán)境中點按鈕編譯程序，會在工程目錄下生成test.hex 文件，程序編寫工作完成。（二）編程實現(xiàn)LED燈控制和數(shù)碼管數(shù)字顯示（三）應(yīng)用串口功能和串口助手因?qū)崿F(xiàn)的功能要與串口結(jié)合起來，所以在編寫了基本的程序同時還要對串口進行初始化，加入串口的打印程序。使用STC下載軟件將編譯好的程序下載到單片機上面運行，運行成功的界面如下圖所示。圖6：模塊工作時的界面八、實驗思考1. 如何將單片機應(yīng)用于傳感器模塊的開發(fā)中？九、實驗報告要求及格式實驗報告應(yīng)在整理與計算實驗數(shù)據(jù)記錄的基礎(chǔ)上寫出。不同的實驗類型，要求的實驗報告的內(nèi)容也不同。但每份實驗報告都應(yīng)有如下的報頭：

21、信息編碼與加密實驗報告姓名 班級 實驗組別 同組者 實驗日期 指導(dǎo)教師 實驗名稱實驗報告的主要內(nèi)容應(yīng)包括：實驗?zāi)康?；實驗?nèi)容；經(jīng)過整理的數(shù)據(jù)及計算結(jié)果(列成表格)；結(jié)論與討論注意：實驗報告要求字跡清楚，數(shù)據(jù)明了，內(nèi)容齊全。實驗六 紅外傳感器一、 實驗?zāi)康?. 熟悉傳感器原理；2. 掌握傳感器的應(yīng)用。二、 實驗設(shè)備1. PC機；2. 單片機開發(fā)板；3 傳感器模塊。三、實驗內(nèi)容1. 傳感器模塊與單片機開發(fā)板的連接；2. 編程實現(xiàn)傳感器模塊狀態(tài)的讀取，并通過蜂鳴器報警和串口顯示信息。四、實驗要求 按照實驗內(nèi)容和實驗步驟完成實驗內(nèi)容，課后完成實驗報告。五、 實驗原理（一）紅外傳感器簡單介紹1、主要芯片

22、：LM393、紅外反射感應(yīng)探頭2、工作電壓：直流3-5伏3、特點： 1、具有信號輸出指示；2、帶安裝孔，方便固定安裝；3、輸出有效信號為低電平，指示燈亮； 4、靈敏度可調(diào)，對應(yīng)調(diào)節(jié)感應(yīng)距離；5、單路信號輸出，可以直接接單片機IO口； 6、電路板輸出開關(guān)量ttl電平。實物圖如下圖： 圖 1 實物圖（二）使用說明1、模塊可以用來智能小車尋跡 避障，物料檢測，色相檢測2、模塊在無遮擋或者遮擋距離達大于設(shè)定閾值時DO口輸出高電平，當(dāng)模塊受遮擋距離小于設(shè)定閾值時，模塊D0輸出低電平；3、小板數(shù)字量輸出D0可以與單片機直接相連，通過單片機來檢測高低電平，由此來檢測模塊是否被觸發(fā)；4、小板數(shù)字量輸出DO可以

23、直接驅(qū)動本店繼電器模塊，由此可以組成一個光電開關(guān)；六、 實驗步驟（一）單片機和傳感器的連接單片機P5的1腳（VCC）P4的20腳（GND）P5的3腳（P01） 傳感器 VCCGNDOUT 單片機開發(fā)板P4、P5插座連線如下圖。 圖2 插座連線（二）控制程序的編寫:打開我的電腦，在硬盤下建立一個新的文件夾，命名為“紅外”，然后打開keil，新建一個工程，保存在自己所建立的文件夾下，然后建立一個新的文件，同樣保存在文件夾里，記住文件的屬性是.c文件。編程實現(xiàn)傳感器狀態(tài)信息的讀取，如在傳感器前方設(shè)置障礙物，就通過蜂鳴器報警，并通過串口發(fā)送報警信息“前方有障礙物”。（三）程序的測試：程序編寫完成以后就

24、對程序進行編譯和HEX文件生成。通過判斷P01口的信號進行不同的動作，當(dāng)接收到0 的時候單片機就會給P34口低電平，這時蜂鳴器就會接收到P34口上的低電平，從而發(fā)出報警聲音。同時單片就就會通過串口發(fā)送報警信息“前方有障礙物”。如下圖所示圖3 串口助手信息顯示八、實驗思考1. 如何將紅外傳感器模塊應(yīng)用于實際開發(fā)中？九、實驗報告要求及格式實驗報告應(yīng)在整理與計算實驗數(shù)據(jù)記錄的基礎(chǔ)上寫出。不同的實驗類型，要求的實驗報告的內(nèi)容也不同。但每份實驗報告都應(yīng)有如下的報頭：信息編碼與加密實驗報告姓名 班級 實驗組別 同組者 實驗日期 指導(dǎo)教師 實驗名稱實驗報告的主要內(nèi)容應(yīng)包括：實驗?zāi)康模粚嶒瀮?nèi)容；經(jīng)過整理的數(shù)據(jù)

25、及計算結(jié)果(列成表格)；結(jié)論與討論注意：實驗報告要求字跡清楚，數(shù)據(jù)明了，內(nèi)容齊全。實驗七 溫濕度檢測一、 實驗?zāi)康?. 熟悉傳感器原理；2. 掌握傳感器的應(yīng)用。二、 實驗設(shè)備1. PC機；2. 單片機開發(fā)板；3 傳感器模塊。三、實驗內(nèi)容1. 傳感器模塊與單片機開發(fā)板的連接；2. 編程實現(xiàn)傳感器模塊狀態(tài)的讀取，并通過蜂鳴器報警和串口顯示信息。四、實驗要求 按照實驗內(nèi)容和實驗步驟完成實驗內(nèi)容，課后完成實驗報告。五、 實驗原理（一）DHT11傳感器簡介DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越

26、的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。產(chǎn)品為 3 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。 圖1 實物圖 （1）接口說明 ：建議連接線長度短于20米時用5K上拉電阻,

27、大于20米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻。圖2 單片機與傳感器接口（2）數(shù)據(jù)幀的描述：DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴展,現(xiàn)讀出為零.操作流程如下:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。（3）電氣特性：VDD=5V，T = 25，

28、除非特殊標(biāo)注表1 DHT11的電氣特性參數(shù)條件Mintypmax單位供電DC355.5V供電電流測量0.52.5mA平均0.21mA待機100150uA采樣周期秒1次注:采樣周期間隔不得低于1秒鐘。（4）時序描述：用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,DHT11不會主動進行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。通訊過程如下圖所示：圖3通訊過程圖總線空閑狀態(tài)為高電平,主

29、機把總線拉低等待DHT11響應(yīng),主機把總線拉低必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測到起始信號。DHT11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號.主機發(fā)送開始信號結(jié)束后,延時等待20-40us后, 讀取DHT11的響應(yīng)信號,主機發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。圖4通訊初始化要求圖 總線為低電平,說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號后,再把總線拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始,高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應(yīng)信號為高電平,則DHT11

30、沒有響應(yīng),請檢查線路是否連接正常.當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。數(shù)字0信號表示方法如下圖5所示：圖5數(shù)字0信號電平變化圖數(shù)字1信號表示方法如下圖6所示圖6數(shù)字1數(shù)據(jù)線電平變化圖六、 實驗步驟（一）單片機和傳感器的連接單片機P5的1腳（VCC）P4的20腳（GND）P35 傳感器 VCCGNDOUT（二）控制程序的編寫:打開我的電腦，在硬盤下建立一個新的文件夾，命名為“溫濕度”，然后打開keil，新建一個工程，保存在自己所建立的文件夾下，然后建立一個新的文件，同樣保存在文件夾里，記住文件的屬性是.c文件。編程實現(xiàn)使用時將P0口作為與

31、數(shù)碼管顯示模塊的位控制端，P1口作為段控制端，以控制數(shù)碼管的顯示。P3.5作為與傳感器DHT11通信的數(shù)據(jù)口，P3.4接蜂鳴器控制端，以控制報警模塊工作。（三）程序的測試：將開發(fā)板與電腦連上，設(shè)置好對應(yīng)的接口，完成供電及下載。下載完畢，連接好各引腳連線，并開始供電后、稍帶幾秒等數(shù)碼管能正常顯示當(dāng)前溫濕度了之后。觀察當(dāng)前溫濕度的變化。并且針對與自己設(shè)定的限值相比較。若當(dāng)前溫度沒有超標(biāo)，即沒有超過限值?？梢杂檬治孀HT11傳感器，令其溫度的顯示超標(biāo)。測試能否達到報警，經(jīng)過測試，完全可行。因而簡單的實現(xiàn)了對溫度的控制。濕度控制原理跟溫度一樣。八、實驗思考1. 如何將溫濕度傳感器模塊應(yīng)用于開發(fā)中？九、實驗報告要求及格式實驗報告應(yīng)在整理與計算實驗數(shù)據(jù)記錄的基礎(chǔ)上寫出。不同的實驗類型，要求的實驗報告的內(nèi)容也不同。但每份實驗報告都應(yīng)有如下的報頭：信息編碼與加密實驗報告姓名 班級 實驗組別 同組者 實驗日期 指導(dǎo)教師 實驗名稱實驗報告的主要內(nèi)容應(yīng)包括：實驗?zāi)康?；實驗?nèi)容；經(jīng)過