传感器接口
1-wire温度传感器LTM8877接口
1-wire的原理及工作过程：
1-wire总线仅用一根数据线与外围设备进行信息的交互，工作电源完全从总线上获取，不需要单独的电源支持，允许直接插入热/有源设备；宽广的工作范围（2.8V~5.25V，-40~+85）；每个器件都有通过工厂光刻的64位ROM ID，是唯一的识别，它存储在只读的ROM中。通过唯一的64位器件序列号和网络操作协议，1-wire存储器允许挂接在同一条1-wire总线上，并可独立工作，主控制器通过每个器件的唯一的ROM ID来识别与之通信的从设备。
ROM ID由8位校验码，48位序列号和8位家族码组成，家族码标示了此1-wire设备的类型，序列号标示此设备的ID，校验码用于保证通信的可靠性。
1-wire设备在工作时不能主动发送数据，只有在主控器对其进行命令指示时才会响应。通常的1-wire设备都有两套命令，一套命令操作设备内部的ROM，包括读，匹配，搜索等命令，但不包括写命令。ROM中的内容由厂家写入，用户不得更改，通信时，总线控制器先发出一个“复位”信号以使总线同步，然后选择受控制器件进行随后的通信。既可以通过选择一个特定的受控器件（利用该设备的ROM ID进行选择）或者通过半搜索法找到总线上的下一个受控件来实现，也可以选择所有的受控器件，一旦一个特定的器件被选中，那么在总线控制器发出下一次“复位”信号之前，所有的其他器件都被挂起而忽略随后的通信。如果1-wire从设备与主控制器尚未建立连接，则不能进行数据的传输；一旦成功建立，1-wire从设备将数据线置为低电平，以此通知主控制器已经建立了连接，等待接收命令，这个脉冲称为在线脉冲。主控制器也可以通过发送“复位”信号使数据线变为低电平。当从设备接收到“复位”信号时，通过检测数据线的电平状态，可在数据线变为高电平后立即发出一个在线脉冲。主设备和从设备之间的通信是半双工的双向通信。
小结一下，所有的1-wire通信器件所使用的不同的API有着共同的特性，这反映出源于协议的信息交换的原理，下面通过不同API功能进行分类：大多数的1-wire器件具有存储器，尽管存储器的输入输出功能并不适用于所有器件，但我们还是把它们分为一个通用的API集。
（1）会话功能
分时使用总线。当多项操作在同一器件上运行而不能被打断时，需要
独占总线的使用权。
（2）链路
基本的1-wire总线通信功能。所有的1-wire总线的通信功能可以归结
为：复位所有的器件和读写位。
（3）网络
查找和选择器件的网络功能。每一个1-wire总线器件都有一个固定的
序列号，作为它的唯一的网络地址。
（4）传输
块通信和基本的存储器读/写功能。
所谓一总线，就是把地址线，数据线和控制线合为一条线，可以在总线上挂接多个1-wire器件，可以节省I/O口，便于总线扩展，1-wire单总线适用于单个主机系统，能够控制一个或多个从机设备。当多个从机位于总线上时，系统按照多节点系统操作。1-wire是一种总线连接方式传输，只需在总线上接上符合标准的1-wire器件，按照1-wire的时序去操作它。
1-wire的整体结构与特点：
图1
（1）这里指的单总线，即就是一根数据线，系统中的数据交换，控制都由这根线完成。从机通过一个漏极开路或三态端口连接至该数据线，以允许设备在不发送时，能够释放总线，而让其它设备使用总线。
（2）单总线通常要求外接一个约为4.7KΩ的上拉电阻，保证在总线闲置时，总线上的状态为高电平。
（3）主机和从机之间的通信通过3个步骤完成的，分别是初始化1-wire器件、识别1-wire器件和交换数据。
（4）由于它们是主从结构，只有主机呼唤从机时，从机才应答，因此主机在访问1-wire器件时，都必须严格遵循单总线命令。即初始化，ROM命令，功能命令。
根据以上要求，我们知道要构建一个1-wire总线系统，至少要有两部分，在一条总线上连接一个主控器（CPU）+多个从机设备（1-wire器件）。1-wire系统有：硬件配置，处理流程和1-wire信令（信号类型和时钟）。
1-wire的主机配置
在应用1-wire技术时，需要通过1-wire主机发送信号来识别总线上的器件并与它们通信。构建一个1-wire主机的方法有很多，下面讨论嵌入式的应用主机。
1-wire主机控制器，它们均与1-wire从器件通信。1-wire主机控制器不能作为单独的主体，需要一个主机（计算机）告诉它们在1-wire侧如何工作。主机接口是指1-wire主控器和“系统中更高级的指挥官”（主机）之间的连接类型。
工作电压
通常情况下，1-wire器件的工作电压范围为2.8V~5.25V之间。当1-wire 器件中没有电源引脚时，可以以寄生电源供电方式从1-wire通信电路上获取电源。但为了减少1-wire器件的转换误差等，我们通常选择的1-wire器件是要带一个电源引脚，通过外部供电方式，且要加强上拉电阻，那么，工作（上拉）电压越高，1-wire器件所得到的功率就越高。电压越高，网络中的可挂接的从器件也越多，时隙之间恢复时间也越短。
强上拉
强上拉是指一种在时隙之间向1-wire网络提供额外电源的方法。需要额外电源额部件如下：EEPROM器件（当把数据从缓冲区复制到EEPROM单元时）；
1-wire温度传感器（在温度转换期间）。当这些1-wire器件用于3V电压供电时，强上拉是必须的。当其工作在5V环境中时，强上拉是可选的。
1-wire时序
对于1-wire时隙和复位/应答检测时序波形的一般方法。以及产生这些波形的方法。一般来说，采用特殊的硬件（自带定时发生器的芯片）或通过软件直接产生波形。当选择的硬件较容易时，则会增加软件成本。产生的时序是跟我们的所选的主控制器的CPU时钟有关。
支持的传输模式
多数的1-wire从器件可以有两种速度通信：标准模式和高速模式。高速模式下的速度比标准的速度约快8倍。所有1-wire从器件均支持标准的速度通信。2类至4类主机均支持高速模式。1类主机是否支持高速模式取决于微控制器的性能（时钟频率，每个指令周期所需的时钟周期个数）。
有源上拉
1-wire总线网络是一个开漏环境，0V（逻辑0）为有效状态。空闲时，总线通过一个电阻拉高到上拉电压（电阻上拉）。因此，下降沿是陡峭的。上升沿由于电阻和寄生电源的作用相当平缓。有源上拉是指一种测试上升沿的方法，如果已经规定门限，通过低阻通道在有限的时间内旁路上拉电阻。小型网络或只有一个从器件的网络一般不需要有源上拉。如果带有源上拉，1-wire总线再充电的速度比电阻上拉的速度快得多，因此，网络中支持多个1-wire从器件时，无需延长时隙之间的恢复时间。各种1-wire主机的旁路上拉强度（阻抗）和控制有源上拉时间的方法有所不同。
1-wire的主机电路
1-wire的主机电路分为四种。
（1）1类微处理器端口-引脚的连接
a 下图中为最基本的1-wire主机
电路的唯一先决条件是需要一个备用的双向端口及一定的程序存储空间。电路的优点在于它的额外硬件成本较低，仅仅需要一个上拉电阻。缺点在于1-wire 时序通过软件产生。增加了前期的软件开发的时间和成本。但只要选择我们满足要求的接口就行。根据应用中1-wire从器件的数目和1-wire上拉电压，需要其它端口引脚来实现上拉。1-wire总线最高工作电压取决于双向端口特性（最好具有5V容限）。
1-wire总线上挂接多个从器件时，RPUP值应取低一些。如果那样的话，检查VOLmax是否与1-wire从器件和微处理器端口的输入特性有关。高速通信模式要求微处理器具有高时钟频率和/或较低的每指令周期时钟数。（虚线部分为可选的强上拉电路的双向端口引脚）。
图2
b 下图的是一种与图一相似的另一种基本的电路。
它的先决条件是需要两个备用的单向的端口，下拉晶体管及一定的程序存储空间。电路的优点是不需要双向端口。缺点在于，1-wire时序通过软件产生，增加了前期的软件开发时间和成本。根据应用中1-wire从器件和1-wire的上拉电压，有时需要其它端口引脚提供强上拉。1-wire总线最高工作电压取决于双向端口特性（最好5V容限）。1-wire总线上挂接多个从器件时，RPUP的值应取低一些。此时，应检查VOLmax是否与1-wire从器件和微处理器端口的输入特性兼容。高速模式要求微处理器具备较高的时钟频率和/或较低的每指令周期时钟数。虚线部分为带可强上拉的电路的单向端口引脚。
以上两图的区别在于接的I/O口一个是双向的，一个是单向的。一个接的是单向的上拉电阻。一个接的是两个单向的上拉电阻。
图3
（2）内置1-wire主机的微控制器
下图是内置的1-wire主机的的微控制器。它与第一个图不同之处在于位处理器的类型。它的电路所需要主要的前提是需要一个内置的1-wire主机的位控制器，如DS80C400、DS80C410或DS80C411以及一定的程序存储空间。电路的优点在于1-wire时序有硬件产生，可以减少前期软件开发时间和成本。因此，整个应用软件可以用高级语言编写。DS80C400系列微处理器端口带有5V 容限。缺点在于，只有高端的微处理器才内置有1-wire主机。根据应用中1-wire 上的从器件和上拉电压，可能需要其它端口引脚提供强上拉。1-wire总线上的从器件不止一个时，RPUP值应取低一些。此时，应检查VOLmax是否与1-wire
从器件和微处理器端口的输入特性兼容。虚线部分内置1-Wire主机的微控制器及可选的强上拉电路。
图4
（3）合成的1-wire总线主机（ASIC/FPGA）
图4电路与上图很类似，不同之处在于微处理器和1-wire端口是内置在ASIC或FPGA中。
下图电路工作的前提是具有单片机能力的ASIC或FPGA，至少有一个空闲的双向端口引脚，3470个未使用的门和一定的程序存储空间。电路的优点在于1-wire时序由硬件产生，可以减少前期的软件开发的成本和时间。软件可由高级语言编写。缺点在于并非所有的ASIC和/FPGA都有5V的容限端口。1-wire 工作电压取决于ASIC/FPGA的端口特性。一些2.5V的FPGA有5V容限I/O端口，比3.3V的FPGA理想。根据应用中1-wire从器件和-wire上拉电压，可能需要其他端口引脚提供强上拉。1-wire总线上挂接多个从器件时，RPUP值应取低一些。此时，应检查VOLmax是否与1-wire从器件和微处理器端口的输入特性兼容。虚线部分是带可选强上拉电路的ASIC/FPGA。
图5
（4）串行接口协议的转换
下图讨论的是只需一个额外器件即可构成一个功能齐备的1-wire主机。
此电路的主要前提是需要一种控制UART方式，例如微处理器、FPGA或PC 串行端口，还需要一定的程序存储空间，电路的优点在于1-wire时序由硬件产生，可以减少前期软件的开发成本和空间。因此，整个应用软件可以由高级语言来编写。1-wire时序可以通过控制寄存器微调，不过，内置的4位搜索加速器使1-wire ROM搜索在软件中更易实现。就缺点而言，DS2480B元件较昂贵。
DS2480B仅采用5V工作电压。它是功能最强的单芯片的1-wire主机，适合和大
量从机通信。有源上拉持续直至超过第二个门限。DS2480B也可以编程1-wire EPRPM器件。
图6
还有基于IIC总线的控制器，USB总线控制器控制器等。
小结：
为了适合嵌入式应用的1-Wire主机应该在附加成本尽可能低的前提下符合1-Wire器件电气要求(即工作电压，若有必要还应带强上拉)。最终选择取决于应用中空闲的(未使用的)资源，包括端口引脚、UART、I2C总线甚至USB端口，以及程序存储器空间。当有足够的资源时，完全可以保证在不降低系统特性的情况下，降低成本。如果空闲资源不足，有必要升级为带有更多端口和/或程序存储器的微控制器或FPGA。
在串行接口协议转换类型方面，DS2482-100是最具性价比的选择。对于从器件数目比较多时的应用，DS2482-800每1-Wire通道成本更低。虽然微处理器端口引脚附件电路的成本大大低于DS2482-100，但在软件开发方面投入的额外精力(尤其是当需要写“位拆裂”的低级驱动器时)只能通过构建的单元数目分担。对于基于FPGA的应用，合成1-Wire总线主机是一个值得关注的解决方案。如果DS80C4XX微控制器的其他功能可以很好的满足应用要求，则利用内置1-Wire 主机所需的额外组件成本只有几美分。采用DS80C400时，1-Wire时序由硬件产生，所以软件开发成本微乎其微。虽然DS2480B和DS2490适合嵌入式应用，但它们通常应用在PC机端口适配器中。
小结：综合考虑硬件和软件的因素，选择第一种方案是比较合理的。因为ARM9的I/O引脚资源丰富且电平特性符合1-wire电气特性。我们只需在空闲的
引脚上接上1-wire从器件的数据脚DQ，且1-wire 上可以挂接多个1-wire从设备。每组都外接上拉电阻，在使用多个从设备之前，我们首先得测出每个1-wire 从设备的64位ROM，然后操作它。或者采用一种搜索命令加算法实现。当我们要接多路时，在多接上几组空闲的I/O口，可以很方便的实现硬件的连接。就完全可以实现1-wire技术应用在嵌入式中。我们必须选择微处理器的通信端口必须是双向的，其输出为漏极开路，且线上具有弱上拉。这也是所有1-Wire总线的基本要求。因为ARM9263的GPIO口有如下特性：
所有的I/O线是被并行I/O线控制器，它是集成了一个可编程上拉电阻最小100K欧的控制器所有的控制器。对这个上拉电阻的独立地编程给每一条I/O 线通过PIO控制器。
在复位之后，所有的I/O线默认的作为输入且带有上拉电阻使能的，除了那些被用作复用的引脚外围总线接口信号在复位之后需要被使能。复位之后的I/O 引脚的状态可以通过查表来取得。
并行输入/输出控制器管理着32位的全编程的输入/输出线。每一条I/O线可以被直接当做GPIO口或是复用成另一种嵌入式设备的功能来用，这样可以保证这个引脚最优化的功能。
PIO控制器的每一个I/O线有如下特性：
（1）一种输入变化的中断使能电平改变的方向在任一条I/O线上。
（2）一种短时的脉冲干扰低于时钟周期的一半。
（3）多驱动能力类似于开漏的I/O线。
（4）I/O线上拉的控制。
（5）输入的可见性和输出控制
PIO控制器同样以同步的输出提供总到达32位的数据输出再一次信号的写操作。
每一个引脚是可以被配置的，根据产品定义，或者作为任意一个GPIO 口，或者I/O线复用为一个或两个设备的I/O口线。作为复位是硬件定义的和产品依靠的，硬件设计者和编程者必须仔细地决定PI/O控制器被配置成特定的应用，当一个I/O线仅仅是GPIO线时，例如，没有被复用成任何外围的设备，那么关于给一个外围设备的编程是不起作用的。仅仅PIO控制器可以控制如何使这个引脚配置成相应的复用功能。
上拉电阻的控制
每一条I/O线被设计成带有一个嵌入式上拉电阻。这个上拉电阻是在GPIO 口内部接的。可以通过软件分别写控制寄存器PIO_PUER（Pull-Up Enable Register）和PIO_PUDR（Pull-up Disable Resister）来使能和禁止上拉电阻。写这些寄存器也就是设置或清除相关的位在PIO_PUSR（Pull-up Status Register）。在PIO_PUSR寄存器读一个“1”意味着上拉电阻被禁止。读“0”意味着上拉电阻被使能。
每一条I/O线可以被独立地编程在开漏驱动使用多驱动特性。这些特性允许几个驱动被连接在I/O线上它被拉低。一个外部的上拉电阻（或使能内部）是被需要该I/O线上输出高电平。
（1）硬件配置
1-wire总线仅定义了一根信号线，所以让总线上的每个设备在适当的时刻运行是很重要的。每一个接入1-wire总线的设备都采用开漏连接或三态输出。下图显示了其与单片机的等效电路。总线控制器可以采用与其一致的等效电路。可将独立的输入和输出连接起来用。在主控端需要加一个上拉电阻，一般取得是在4.7KΩ~5KΩ之间，当从器件工作于3V环境时，强上拉电阻是必须的，为了提供给足够的能源，在5V的环境中，强上拉电阻是可选的，那么一个多点系统是由一个1-wire总线和连接在上面的多个从机设备组成的。1-wire总线的通信速率有两种：标准模式为16.3kbps。驱动模式为142kbps。
下图说明了在接多个1-wrie从器件时（DS18B20）而定的硬件配置，该连接很简单，1-wire总线向所有的器件提供通信链路，总线通过一个上拉电阻接到3.3V~5V的电源上。DS18B20通过三个引脚与微处理器连接，外部单独供电，微处理器和DS18B20的地线要共地。一根数据线引到微处理器的I/O口上。
在接口时序上，要严格控制操作时隙才能完成1-wire总线上的数据传输。每一个通信周期都起始于微控制器发出的复位脉冲，其后紧跟1-wire从器件的应答脉冲。
为了精确的控制1-wire接口的特殊时序，我们首先建立几个函数，第一个函数是延时函数，它是所有读和写的组成部分。这个函数完全依赖于微处理器的速度。
注意的是：1-wire单总线的闲置状态为高电平，无论是何种原因，当传输操作过程需要暂停下来，且要求传输过程还能继续，则总线必须处于闲置状态；如果不是上述情况或者总线保持低电平超过120us，那么总线上的所有器件将要复
位。
图7
（2）处理流程
处理流程包括：初始化，ROM功能命令，读取数据。
1-wire的信令，也就是主从设备在工作时，按照单总线的协议，此协议定义了在单线上的四种类型的信号命令，包括“复位脉冲”和“在线应答脉冲”的复位过程、写0、写1、读数据。除了在线脉冲的应答是由从设备主动发起的。其它类型的信号是由主机发起的。
A 初始化及读写时隙
1-wire总线上的所有的传输操作均是由初始化序列开始的，主机输出低电平，保持低电平480us到960us，产生复位脉冲，接着主机释放总线，4.7KΩ上拉电阻将1-wire总线拉高，延时15us~60us。并进入接收模式（Rx）。接着从机将总线拉低60us~240us，以产生低电平的应答脉冲，若为低电平，再延时480us。
图8
初始化序列由主机发出的复位脉冲（reset pulse）和从机发出的在线应答脉冲（presence pulse）组成的。
在线应答脉冲使主机检测到从机在总线上，并且已经准备就绪。
每一次通信之前，必须进行复位，复位的时间，等待的时间，应答的时间都应严格按照时序进行。
b 写时隙
1-wire上的从机的数据读写是通过时隙处理位和命令字来确认信息交换的。写时隙包括写“0”和写“1”时隙。在写数据进行的前15us，总线被控制器拉低，接着是芯片对总线的采样时间，采样时间在15us~60us，采样时间内，如果控制器将总线拉高，则表示写“1”，如果拉低则表示写“0”，每一位的发送，都应该有一个至少15us的低电平起始位，随后的数据“0”或“1”应在45us内完成。整个位的发送应该在60us到120us之间。否则，整个通信会不正常。2次独立的写时隙之间至少需要1us的恢复时间。无论是写“1”还是写“0”，均始于主机拉低总线。
图9
c 读时隙
读时隙时，采样的时间应该更加精确，读时隙必须由主机产生至少1us的低电平来表示读时隙的开始，随后在主机释放总线后的15us中从机会发送内部数据位，这时控制器如果发现总线为高电平，则是读出“1”，如果是低电平，则读出“0”。每一位的读取之前，都由控制器加一个起始信号。必须在读时隙开始的15us内读数据才可以进行正常的通信。且两次独立的读时隙之间至少需要1us 的恢复时间。每个读时隙都有主机发起，至少拉低总线1us。
通信时，是以8位“0”或者“1”为一个字节，字节的读或写是高位在前，低位在后。
图10
（2）ROM命令
a 搜索ROM命令[F0H]
当系统上电时，主机必须找出总线上的所有从设备的ROM代码，这样主机就能够判断出从设备的数目和类型。如果总线上只有一个从设备的，则可以采用读ROM命令来替代搜索ROM命令。这条命令我们也可以在使用从设备之前，首先将它的64位ROM命令测出来，后面直接匹配就可以了。
b 读ROM[33H]
该命令仅适用于总线上只有一个从设备，它允许主机直接读出64位ROM 命令，而无需进行搜索ROM命令过程，如果该命令用于多节点，则会产生数据冲突，因为每个从设备都会响应该命令。
c 匹配ROM命令[55h]
匹配ROM命令是跟随64位ROM位代码，从而允许主机访问多节点系统中的某个指定的设备，仅当从机完全匹配64位ROM代码时，才会响应主机随后发出的功能命令，其它设备将处于等待复位脉冲状态。
d 跳越ROM命令[CCh]
主机能够采用该命令同时访问总线上的所有设备，无需发出任何ROM代码信息，主机可以通过发出此命令后跟着发转换温度命令[44h]，就可以同时命令总线上的从设备开始转换温度，可以大大节省主机的时间。一般编程时，我们通过发此命令后跟着发送转换温度命令，让所有的从设备开始转温度，跟着发送匹配ROM命令，之后再发出读暂存器命令[BEh]命令，从机就可以按照匹配的顺序将温度数据传上来，从而避免了数据冲突。
e 报警搜索[ECh]
该命令的工作方式等同于搜索ROM命令，该命令允许主机判断哪些从设备发生了报警。
DS18B20温度传感器是符合1-wire协议的，根据Dallas的1-wire协议，可以从中提取64位的ROM码，8位家族码，48位序列号码，8位CRC校验码。1-wire通信协议规定总线的收发是在特殊时隙下的总线状态下进行的，是每次收发之前，主机都要初始化总线，由主机发复位脉冲开始的。
DS18B20的硬件结构图
一，DS18B20温度传感器它主要有4个主要的数据部件组成：
（1）64位的激光ROM，从高位到低位依次是8位CRC，48位序列号，8位家族码（28H）组成。
（2）全数字温度转换及输出。
（2）温度灵敏部件。
（3）非易失性温度报警触发器TH和TL。可通过软件写入用户报警上下限值。
（4）配置寄存器。可以设置DS18B20的温度转换精度，可设置精度为9位，10位，11位，12位精度，上电时缺省分辨率为12位。
DS18B20的温度传感器内部结构存储器结构：共分为9个字节。前两个字节是测得的数字温度值的低8位和高8位。第三和第四个字节是高温和低温存储器，因此，我们读和写入的字节一般是它的前两个字节。根据需要也可将其余的字节数据读回。还有高温寄存器和低温寄存器等共9个字节。
DS18B20的操作顺序：
（1）DS18B20的初始化：
基于1-wire总线的所有传输都是以初始化开始的，主机发出复位脉冲，从机响应应答脉冲，应答脉冲使主机知道，总线上有从机设备，且准备就绪。
（2）ROM命令
在主机检测到应答脉冲后，就可以发出ROM命令。这些命令与各个从机设备唯一的64位ROM命令代码相关。允许主机在1-wire总线上连接多个从机设备时，指定操作某个从机设备。这些命令还允许主机检测到总线上有多少个从机设备以及其设备类型，或者有没有处于报警状态。共有5种ROM命令，读ROM，搜索ROM，匹配ROM，跳过ROM，报警搜索。
对于只有一个温度传感器的单点系统，可以跳过ROM命令，主机不必发64位序列号，可以节省大量的时间，对于1-wire总线的多点系统，通常是先把
二：一总线温度传感器的供电方式：
（1）寄生电源方式，适合于在远程温度探测和空间受限的场合有用。
当1-wire的信号线DQ为高电平时，窃取信号能量给DS18B20
供电。当一总线上挂接的传感器较多时，电源电压下降，能量会
不够，会导致温度转换有误差。不采用。
（2）外部电源供电方式，直接将传感器的VDD引脚接电源，供给足够的能量，采用这种方式供电。
三：LTM8877温度传感器的结构，它是美国DALLAS公司出产的一总线温度传感器，长英公司将其封装成温度探头，我们按照DS18B20的时序可以操作它。它的接线是：分为三根线：电源端VDD，地GND，数据端DQ。
它有如下特性：
（1）独特的单线总线接口，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
（2）测温范围－55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃。
（3）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，
最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供
电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。
（4）工作电源: 3~5V/DC。
（5）在使用中不需要任何外围元件。
（6）测量结果以9~12位数字量方式串行传送。
DS18B20的工作原理及应用：
DS18B20的温度检测与数字输出完全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强，其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。DS18B20共有三种形态存储资源，ROM（只读存储器），用于存放DS18B20 ID编码，共64位ROM。
RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据再掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。第1、2个字节是温度转换后的数据信息，第3，4个字节是用户EEPROM（常用于温度报警存储）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个EEPROM的镜像。第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的。同样也是内部温度转换，计算的单元，第9个字节为前8个字节的CRC码。
DS18B20的结构
8路1-wire温度传感器接口通过8条传输电缆线接口与ARM9的IO口相连，这样在每个传输电缆上接上8个DS18B20温度传感器，每条传输电缆上有三根线，电源，地和数据线。电源线和地线共用一个电源和地线，8条数据线通过接插件引用到将数据分发出去，
长英公司的一总线温度传感器探头LTM8877产品是与DS18B20一总线传感器相同的，就是封装不相同。现在考虑传感器与9263的接法。
从物理层上，DS18B20温度传感器采集到的是温度模拟量，输出数字量。根据器件的测温原理，有高温度系数振荡器和低温度系数振荡器进行计数，最后通过计数器比较器得到实际的温度。内部的RAM寄存器来存储温度数据。
图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1 ，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
四：接线说明：
（1）独特的一线接口，只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度传感应用无需外部元件可用数据总线供电，电压范围为
3.0 V至 5.5 V 无需备用电源测量温度范围为-55 °C至
+125 ℃。华氏相当于是67 ° F到257华氏度-10 ° C至+85 °
C范围内精度为±0.5 ° C。
（2）温度传感器可编程的分辨率为9~12位温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒，用户可定义的非易失性温度报警设置
应用范围包括恒温控制，工业系统，消费电子产品，温度计，
或任何热敏感系统。
（3）描述该DS18B20的数字温度计提供9至12位（可编程设备温
度读数）。信息被发送到/从DS18B20，通过1线接口，所以
中央处理器与DS18B20只有一个一条口线连接。为读写以及
温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。因
为每一个DS18B20的包含一个独特的序号，多个ds18b20s可
以同时存在于一条总线。这使得温度传感器放置在许多不同的
地方。它的用途很多，包括空调环境控制，感测建筑物内温设
备或机器，并进行过程监测和控制。
AT91SAM9263的GPIO口共有160个。
传感器接口及接口标准
传感器接口 一简介 接口是对象之间交互作用的通道，协议是双方通信方式的约定，也属于接口定义的范畴。从功能层次上看，在传感器网络中主要存在两大类接口，这两类接口分别承担着不同的任务。 一类接口是将物理层次的传感器执行器连接到网络层，定义为传感器接口标准，主要代表是IEEE 1451协议族。 另一类接口是工作在网络层次上，甚至在全网范围内（如在Internet 上）处理传感器信息，为特定的应用所服务，定义为传感器WEB网络框架协议，主要代表如OGC SWE。 二：目前面临的问题 接口种类繁多，给传感器网络化规模应用带来不便。 三：已有的一些标准 1：IEEE制定的1451协议簇 国际电子电气工程师协会（IEEE）面对目前传感器市场上总线接口互不兼容，互操作性差难以统一的难题，专门建立专家组制定IEEE1451协议族，以此来解决传感器接口的标准化问题。IEEE1451协议族共分六个协议标准，这个标准提供了将变送器（传感器和执行器）连接到一个数字系统,尤其是到网络的方式，简化了现场变送器到微处理器以及网络的连接,提供一个适合各种网络的工业标准接口,有效的实现现场各种不同的智能变送器的网络互连、即插即用，最终实现各个传感器或执行器厂家的产品相互兼容，降低了构建网络化测控系统的总成本。 传感网底层接口标准要能够实现以下功能： 1.即插即用（Plug and play capability） 2.可寻址（Addressable ） 3.同步（Synchronization） 4.通讯接口（Communication interface) 5.传感器接口通道（Communications Channels） 6.控制接口通道（Status identification） IEEE1451协议族具体定义如下： ——通用功能、通信协议和变送器电子数据表(Transducer Electronic DataSheets , TEDS)格式。 ——网络应用处理器（NCAP）信息模型。 ——变送器-微处理器通信协议和TEDS格式。 ——分布式多点系统数字通信和TEDS格式。 ——混合模式通信协议和TEDS格式。定义采用反转极性的混合模式通信在相同的两条线路上以数字方式传送TEDS数据，发送模拟变送器信号。 ——无线传感器通信与TEDS格式。 ——用于本质安全和非本质安全应用的高速、基于CANopen协议的变送器网络接口。
压力传感器工作原理
电阻应变式压力传感器工作原理细解 2011-10-14 15:37元器件交易网 字号： 中心议题： 电阻应变式压力传感器工作原理 微压力传感器接口电路设计 微压力传感器接口系统的软件设计 微压力传感器接口电路测试与结果分析 解决方案： 电桥放大电路设计 AD7715接口电路设计 单片机接口电路设计 本文采用惠斯通电桥滤出微压力传感器输出的模拟变量，然后用INA118放大器将此信号放大，用7715A/D 进行模数转换，将转换完成的数字量经单片机处理，最后由LCD 将其显示，采用LM334 做的精密5 V 恒流源为电桥电路供电，完成了微压力传感器接口电路设计，既能保证检测的实时性，也能提高测量精度。 微压力传感器信号是控制器的前端，它在测试或控制系统中处于首位，对微压力传感器获取的信号能否进行准确地提取、处理是衡量一个系统可靠性的关键因素。后续接口电路主要指信号调节和转换电路，即能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。由于用集成电路工艺制造出的压力传感器往往存在：零点输出和零点温漂，灵敏度温漂，输出信号非线性，输出信号幅值低或不标准化等问题。本文的研究工作，主要集中在以下几个方面：
(1)介绍微压力传感器接口电路总体方案设计、系统的组成和工作原理。 (2)系统的硬件设计，介绍主要硬件的选型及接口电路，包括A/D 转换电路、单片机接口电路、1602显示电路。 (3)对系统采用的软件设计进行研究，并简要阐述主要流程图，包括主程序、A/D 转换程序、1602显示程序。 1 电阻应变式压力传感器工作原理 电阻应变式压力传感器是由电阻应变片组成的测量电路和弹性敏感元件组合起来的传感器。当弹性敏感元件受到压力作用时，将产生应变，粘贴在表面的电阻应变片也会产生应变，表现为电阻值的变化。这样弹性体的变形转化为电阻应变片阻值的变化。把4 个电阻应变片按照桥路方式连接，两输入端施加一定的电压值，两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变化增加或者减小。一般这种变化的对应关系具有近似线性的关系。找到压力变化和输出共模电压变化的对应关系，就可以通过测量共模电压得到压力值。 当有压力时各桥臂的电阻状态都将改变，电桥的电压输出会有变化。 式中：Uo 为输出电压，Ui 为输入电压。 当输入电压一定且ΔRi <
三、电阻式传感器接口电路的设计
实验三 电阻式传感器的仿真与接口电路设计 首先介绍一款应变片传感器YZC-1B称重传感器。它的主要参数见下表。 额定载荷： 3,5,8,10,15,20,25,30, 35,40,45kg 绝缘电阻：≥5000MΩ 工作温度范围：-40 ～+80℃ 灵敏度：2.0±0.002mv/v 安全过载：150%F.S 综合误差：±0.02%F.S 极限过载：200%F.S 蠕变：±0.02%F.S 推荐激励电压：10～12V(DC) 零点平衡：±1%F.S 最大激励电压：15V 零点温度影响：±0.02%F.S/10℃ 密封等级：IP67 输出温度影响：±0.02%F.S/10℃ 材质：铝合金 输入电阻：405±5Ω 电缆：线长：0.3～3m；直径：￠4mm 输出电阻：350±3Ω 输入+：红；输入-：黑； 输出+：绿；输出-：白 这种传感器主要的应用领域是电子计价秤、计重秤等小台面电子秤。它的外观是这样的。这个实验里首先对这样一款传感器进行仿真，然后设计一个接口电路，使其具有测量压力（重量）的功能。
电阻应变片的工作原理基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的 电阻值相应发生变化。应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随着 压力的变化而变化。对于金属导体，导体变化率△R/R的表达式为: △ R/R ≈(1＋2μ)ε 式中μ为材料的泊松系数；ε为应变量。通常把单位应变所引起电阻值相对 变化称作电阻丝的灵敏系数。对于金属导体，其表达式为: K ＝△R/R＝(1＋2μ) 所以△R/R＝K ε。 在外力作用下，应变片产生变化，同时应变片电阻也发生相应变化。当测得 阻值变化为ΔR时，可得到应变值ε，根据应力与应变关系，得到应力值为: σ＝Eε 式中：σ为应力；ε为应变量（为轴向应变）；E为材料的弹性模量（kg／mm2）。又知，重力G与应力σ的关系为G＝㎎＝σs 。式中：G为重力；S为应 变片截面积。 根据以上各式可得到：ΔR/R＝K mg/ES。由此便得出应变片电阻值变化与物 体质量的关系，即ΔR＝RK 0mg/ ES。根据应变片的材料，取K =2，E=16300kg∕ mm2， s=100mm2，R=350Ω,g=9.8m∕s，ΔR=[（2×9.8×348）∕（16300×100）]m。 最终确定电阻变化与质量的对应关系为： ΔR =4.185×10-3m 下面用multisim10建立一个包含有传感器和放大电路在内的电路原理图，来进行输入输出的仿真。原理图如下。
智能传感器的功能
摘要 智能传感器系统是传感器的一个主要研究方向，是当今世界正迅速发展的一门现代综合技术，在工业和生活中有着广泛的应用。我们现在被无数智能的设备围绕着：智能手机、智能手表、智能眼镜、智能冰箱、智能空调。很难想象在现代生活中如果没有传感器，没有智能设备，我们的城市该如何运作。这样说明了智能传感器在现代社会中重要的地位。最近愈发火热的物联网，要将任何物品与互联网连接，其中必然要实现物品的智能识别、定位、收集、跟踪、监控、处理，这也决定了智能传感器在其中的基础作用与核心地位。本文介绍智能传感器概念、产生背景，主要对智能传感器的基本功能及特点加以阐述，让大家对当前技术水平下智能传感器的主要功能有所了解，从而完善智能传感器的基本概念。在介绍功能时，列举一些相关实例，希望能加深大家的理解。 关键词：智能传感器综合技术物联网 智能传感器的发展背景 智能传感器概念最早由美国宇航局在研发宇宙飞船过程中提出来,并于1979年形成产品。宇宙飞船上需要大量的传感器不断向地面或飞船上的处理器发送温度、位置、速度和姿态等数据信息,即便使用一台大型计算机也很难同时处理如此庞大的数据。何况飞船又限制计算机体积和重量,于是引入了分布处理的智能传感器概念。其思想是赋予传感器智能处理功能,以分担中央处理器集中处理功能。同时,为了减少智能处理器数量,通常不是一个传感器而是多个传感器系统配备一个处理器,且该系统处理器配备网络接口。 早起，人们简单机械的强调在工艺上将传感器与微处理器两者紧密结合，认为“传感器的敏感元件及其信号调理电路与微处理器集成在一块芯片就是智能传感器”随着智能传感器的发展，对其“智能”含义的理解也不断的深化，不再过分强调“传感器微机化”，于是进而认为“智能传感器就是一种带有微处理器兼有检测信息和信息处理功能的传感器”。 H. Schodel，E. Beniot等人则更进一步强调了智能化功能，认为“一个真正意义上的智能传感器，必须具备学习、推理、感知、通信及管理等功能”智能传感器至今没有一个统一的定义，在这里把“传感器与微处理器赋予智能的结合，兼有信息检测与信息处理功能的传感器就是智能传感器”。
通常传感器接口电路
Universal Transducer Interface(UTI) 通用传感器接口电路 特性 *为各种型号的传感器提供接口电路: 容性器件铂电阻热敏电阻 电阻电桥电位差计 *测量多种传感器件 *单电源供电2.9V-5.5V,工作电流低于2.5mA *分辨率可达14bits，线性可达13bits *能够连续自动校准偏移量和增益误差 *兼容微处理器输出信号 *三态输出 *典型测量时间是10ms或100ms *2路或3路或者4路测量方式 *所有传感器元件支持交流激励电压信号 *能够抑制50HZ~60HZ的交流干涉 *掉电模式 *DIL工作温度范围-40℃~85℃ *裸片工作温度范围是-40℃~180℃ 应用 自动化领域工业领域和医疗领域 *容性标准感测 *位置感测 *角度感测 *精确温度测量（铂电阻，负温度系数） *用于压力，力的测量的阻桥传感器 1. 概况描述 通用传感器接口电路(UTI) 通用传感器接口电路对于基于周期调制的低频测量应用是一个完整的模拟前端。传感器元件可以直接与UTI连接而不需要额外的电路，只需要一个与传感器相同型号的元件作为参考。通用传感器接口电路输出一个微控制器可兼容的周期调制信号。通用传感器接口电路可以为以下传感器提供接口： *容性传感器0 - 2 pF, 0 -12 pF,范围最大为300 pF *铂电阻Pt100, Pt1000 *热敏电阻1KΩ– 25KΩ
*电阻桥250 Ω - 10 kΩ最大不平衡为+/- 4% or +/- 0.25% *电位计1kΩ- 50kΩ *结合以上各条 通用传感器接口电路对于基于智能微控制器的系统来说是理想的应用。所有的数据都以微控制器可兼容的信号输出，这样既减少了连接线的数量也减少了绝缘系统中耦合器的需求量。如果想了解关于绝缘通用传感器接口电路的应用，请参考我们网页支持中心中的相关应用注意事项。此完整系统对于漂移误差和增益误差持续的自校准表现在采用三信号技术。低频干扰被高级截波技术消除。而通过设置四位的二进制模式码则可以选择十六种操作模式。 原理框图 2．引脚说明 UTI可以采用16脚的塑料双列直插封装（DIP），也可以采用18脚的小外形封装（SOIC）。图一给出了这两种封装形式的外形图。引脚的功能在表一中列出。 图一
智能传感器
汽车智能传感器 智能传感器 智能传感器（intelligent sensor）是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。一般智能机器人的感觉系统由多个传感器集合而成，采集的信息需要计算机进行处理，而使用智能传感器就可将信息分散处理，从而降低成本。与一般传感器相比，智能传感器具有以下三个优点：通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本低；具有一定的编程自动化能力；功能多样化。 汽车智能传感器 现代汽车正朝着智能化、自动化和信息化的机电一体化产品方向发展，以达到“人-汽车-环境”的完美协调。汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。目前，一般汽车装配有几十到近百个传感器，而高级豪华汽车更是有大约几百个传感器。 汽车传感器在汽车上主要用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统。它的应用大大提高了汽车电子化的程度，增加了汽车驾驶的安全系数。 发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心，种类很多，包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元(ECU)提供发动机的工作状况信息，供ECU对发动机工作状况进行精确控制，以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。 底盘控制用传感器是指用于变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、制动防抱死系统等底盘控制系统中的传感器。这些传感器尽管分布在不同的系统中，但工作原理与发动机中相应的传感器是相同的。而且，随着汽车电子控制系统集成化程度的提高和CAN
网络化智能传感器标准IEEE 14512 的TII 协议研究
网络化智能传感器标准IEEE 协议研究TII 的14512 综控制与智运动控智能仪通信网传感检模型仿软件与
行 软件工 新闻动态产业综观专题专栏基础知识技术前沿专业论文应用案例资料频道教程行业数据服务虚拟图书馆分析报告会展信息政策法规资源导航 协议研究IEEE 1451.2 的TII 网络化智能传感器标准用户: 密码: 2006-8-7 15:50:21 【文章字体：大中小】打印收藏关闭
一、引言 传感器与网络相连，是信息技术发展的一种必然趋势。然而控制总线网络多种多样，千差万别，内部结构、通信接口、通信协议各不相同，以此来连接各种变送器（包括传感器和执行器），则要求这些传感器或执行器必须符合这 些标准总线的有关规定。由于技术上、成本上的原因，传感器的制造商无法使自己的产品同时满足各种各样的现场总线要求，而这些现场总线本身有各自的 优点，针对不同的应用对象，有自身的优势；但它们之间的不兼容性、不可互操作性和各自为战的弊端，给广大用户带来了很大的不便。一个通用的、普遍IEEE 接受的传感器接口标准将使制造商、系统集成者和最终用户受益，这就是 1999 在各方努力下，1451 标准产生最直接的原因。IEEE 年、在和NIST 1997 标准，IEEE 1451.3 和IEEE 1451.1 、IEEE 1451.2年先后颁布了2003 年和 同个工作组对标准进行进一步的扩展研究IEEEP1451.IEEEP1451.4 IEEE P1451. Transducer ElectronicIEEE 1451.2标准通过一个变送器电子数据表 ），使变送器模块具有即插即用的功能，同时定义了DataShee，简TEDS
MIPI联盟公开其传感器接口规范MIPI I3C
MIPI联盟公开其传感器接口规范MIPI I3C 接口规范的公开有助于智能手机、可穿戴设备、物联网设备、增强现实/虚拟现实和汽车系统实现更多设计创新 致力于为移动和受移动影响行业制定接口规格的国际组织MIPI?联盟今日宣布公开其传感器接口规范MIPI I3C。 即日起，包括目前非MIPI联盟成员在内的所有公司均可使用MIPI I3C v1.0规范，因此各公司可评估将该规范整合到其传感器集成计划和设计应用中的可行性。 MIPI联盟主席Joel Huloux表示：“MIPI I3C对在过去35年里得到广泛应用的I2C技术进行了升级并受到欢迎。接口规范的公开为激发创新创造了机会，还为移动以外的行业提供助力。MIPI I3C也为MIPI成员公司带来益处，因为它支持更广泛的应用和互操作性，有助于加强生态系统并提供更丰富的开发环境。” MIPI联盟最近还针对该规范发布了一系列常见问题解答(FAQ)，为考虑在其设计中使用MIPI I3C的公司提供支持。常见问题解答由MIPI联盟传感器工作小组(Sensor Working Group)开发，提供MIPI I3C技术介绍以及实现和互操作性测试方面的指导。 2017年1月，MIPI联盟首次面向MIPI联盟成员社区发布了MIPI I3C，它简化和推进了之前广泛应用于传感器行业的I2C和SPI等接口技术。这一接口规范统一做法为在一个设备中经济有效地整合来自多个供应商的多种传感器提供更大便利，满足了使用多种传感器的智能手机、可穿戴设备、物联网(IoT)设备、增强现实/虚拟现实产品和汽车系统的需求。MIPI联盟还将利用新规范扩大MIPI I3C生态系统，该新规范用于实现将于2018年发布的MIPI I3C。这些规范包括：MIPI I3C主机控制器接口(HCI)、MIPI Touch、MIPI Debug for I3C、MIPI DisCo for I3C和MIPI CSI-2 v2.1，其中MIPI I3C HCI是一个即将发布的规范，其允许单个软件驱动程序支持来自不同供应商的MIPI I3C硬件。 MIPI联盟传感器工作小组主席Ken Foust指出：“自发布以来，MIPI I3C已成为MIPI联盟内部开发活动的跳板，扩展了用例并进一步提高了其对开发人员社区的价值。我们希望就
传感器接口电路的抗干扰设计
传感器接口电路的抗干扰设计 陈海燕 陈 荡 蚌埠日月仪器研究所 安徽省蚌埠市 233010 陈 宏 蚌埠高等专科学校 安徽省蚌埠市 233000 【摘要】提出了传感器小信号处理时存在影响精度的来自三方面的干扰问题:局部产生;子系统内部的耦合;外部产生,并讨论了设计电路时相应的解决办法。 关键词:低电平测量 干扰 抑制 1 引言 凡是传感器接口电路都存在小信号处理问题。因为传感器的输出一般都是小信号,将其精确地放大到所需要的信号(如0～5V),并能达到所需要的技术指标,就必须注意到电路图上未表示出来的某些问题,即抗干扰问题。在进一步讨论电路元件的选择、电路和系统应用之前,有必要进行讨论。 干扰可粗略地分为3个方面: (1)局部产生(即不需要的热电偶); (2)子系统内部的耦合(即地线的路径问题); (3)外部产生(即电源频率的干扰)。 2 局部产生误差的消除 在低电平测量中,对于在信号路径中所用的(或构成的)材料必须给予严格的注意,在简单的电路中遇到的焊锡、导线以及接线柱等都可能产生实际的热电势。由于它们经常是成对出现,尽量使这些成对的热电偶保持在相同的温度下是很有效的措施,为此一般用热屏蔽、散热器、沿等温线排列或者将大功率电路和小功率电路分开等办法,其目的是使热梯度减到最小,两个不同厂家生产的标准导线(如镍铬一康铜线)的接点可能产生0.2 V/℃的温漂,这相当于高精度低漂移的运放管(OP-27CP)的温漂,而为斩波放大器(7650CPA)温漂的两倍。虽然采用插座开关、接插件、继电器等形式能使更换电器元件或组件方便一些,但缺点是可能产生接触电阻、热电势或两者兼而有之,其代价是增加低电平分辨力的不稳定性,也就是说它比直接连接系统的分辨力要差,精度要低,噪声增加,可靠性降低,因此在低电平放大中尽可能地不使用开关、接插件是减少故障,提高精度的重要措施。 在微伏信号放大电路中焊锡也可能成为低电平的故障,因为在焊锡的焊点上也产生热电势,在微伏电平的输入电路中应采用特殊的低温焊锡,比如kester1544型焊锡,甚至还有这样的例子,必须在一条线路中仔细地切断一处,再用焊锡接起来用于补偿另一条线路中搭接处或焊锡点所产生的热电势。 3 接地问题及其处理办法 在低电平放大电路中合理“接地”是减少“地”噪声干扰的重要措施,必须予以特别注意。 当使用单电源供给多只传感器时,其连接方法应如图1所示那样连接,以尽量减少接地电阻引进的干扰,若供电电源的压降必须减到最小,则电源“高”端导线也可按相似的方法接线。 图1 包括有多个电源和多个传感器的系统则需要考虑得更多一些,通常不管电源是谁供给,将地线汇集到公共点,然后和系统的公共端接在一起,如图2,所有电源1的负载都回到电源1公共端,所有的电源2负载都回到电源2的公共端,最后用一条粗导线将公共端连在一起。在多电源系统中,可能需要进行判断性试验,确定地线接法,以达到最佳的解决方案。 39 第4期 使用与维护 收稿日期:1999-01-10
通用传感器接口
通用传感器接口（UTI）的 特点 2提供多种类型的传感元件接口： 电容器，铂电阻，热敏电阻， 电阻电桥和电位器 2多个传感器元件测量 2单2.9 V - 5.5 V电源供电，电流消耗低于2.5毫安 2分辨率和线性度高达14位和13位 2连续自动偏移和增益校准 2微控制器兼容的输出信号 2三态输出 2典型测量时间为10毫秒或100毫秒 22/3/4-wire测量可用于几乎所有的测量 2交流励磁所有的传感器元件的电压信号 250/60 Hz干扰的抑制 2掉电模式 2工作温度范围为双列直插式和苏-40℃至85℃ 2经营裸模：-40°C至180°C的温度范围 应用 汽车，工业和医疗应用 2电容式液位传感 2位置传感 2角度遥感 2精确的温度测量（白金，负温度系数） 2桥压力传感器，力等 1。一般说明 通用传感器接口（UTI）是一个完整的用于低频测量的模拟前端 应用程序，根据一个时期调制振荡器。传感元件，可直接连接的尿路感染而不需要额外的电子。作为同类传感器只有一个单一的参考元素，是 必需的。尿路感染微控制器兼容的内调制信号输出。尿路感染可提供 接口为： 2电容式传感器0 - 2助攻，0 -12 pF的可变范围为300 pF的 2铂电阻PT100，PT1000 2热敏电阻器1千瓦- 25千瓦 2电阻电桥250瓦- 10千瓦，最大不平衡/ - 4％或+ / - 0.25％ 2电位器1千瓦- 50千瓦 上述项目组合 尿路感染是基于微控制器的智能系统的理想选择。所有的数据是目前单一微控制器兼容的输出，从而减少连接导线的数量和减少的数量 耦合器所需的绝缘系统。对于有关绝缘UTI的应用程序的信息，请参阅在我们网站的支持店相关的应用笔记。连续自动校准偏移和增益 完整的系统是通过使用三个信号的技术。低频干扰 除去先进的斩波技术。16个操作模式的选择发生 设置四个模式位。
智能传感器接口模块的设计与实现_童利标
智能传感器接口模块的设计与实现X 童利标1 徐科军1,2 梅 涛2 1(合肥工业大学自动化研究所 合肥 230009) 2(中科院合肥智能机械研究所 合肥 230001) 摘要 IEEE1451.2标准为网络化智能传感器描述了传感器与网络适配器(N CA P)或微处理器之间的硬件和软件接口。智能传感器接口模块(ST IM)包括传感器接口电路,信号调理和转换,标定,线性化,基本通信能力和电子数据表格。本文简介IEEE1451.2标准,主要阐述了智能传感器接口模块的硬件实现和软件设计方案。 关键词 网络化智能传感器 IEEE1451.2标准 智能传感器接口模块 Design and Implementation of Smart Transducer Interface Module Tong Libiao1 Xu Kejun1,2 M ei Tao1 1(H ef ei U niver sity of T echnology,H ef ei 230009) 2(I nstitute of I ntelligent M achines,Chinese A cad emy Sciences,H ef ei 230001) Abstract T he IEEE1451.2standard describes a hardw are and softw ar e interface betw een transducers and net-w ork capable application pr ocessor(NACP)or microprocessor s for the netw orked sm art sensor.T he smart transducer interface module(ST IM)contains the sensor interface electro nics,signal conditioning and conv er sion, calibratio n,linearizatio n,basic communicatio n capability,and an electronic data sheet.T his paper intr oduces the IEEE1451.2standard and the methods of the ST IM hardw are im plementation and softw are design are dis-cussed. Key words Netw or ked sm art sensor IEEE1451.2standard Sm art transducer interface mo dule 1 引 言 随着计算机网络的发展,传感器的研制者们往往要为在不同的网络和传感器之间建立通讯而投入大量的工作。为此,IEEE1451.2工作组建立了智能传感器接口模块(ST IM)标准。这一标准描述了传感器与网络适配器(NCAP)或微处理器之间的硬件和软件接口,是IEEE1451网络化智能传感器标准的重要组成部分,为人们将传感器与各种网络连接提供了条 件和方便。本文简介了IEEE1451.2标准的有关 内容,主要阐述了智能传感器接口模块的硬件实 现和软件设计。 2 IEEE1451.2标准[1～3] IEEE1451.2标准提供了将传感器和变送器连接到一个数字系统,尤其是到网络的方式。简单地说,IEEE1451.2标准通过一个电子数据表格(T rans-ducer Electr onic Data Sheet,简称TEDS),使传感器模块具有即插即用(plug-and-play)的兼容性。这个标准规定了一个连接传感器到微处理器的数字接口,描述了电子数据表格及其数据格式,定义了一系列的读写逻辑功能。图1描述了涉及IEEE1451.2智能传感器接口模块标准的功能框架。 在图1中,XDCR为Tr ansducer的缩写,代表了 第22卷第4期增刊 仪 器 仪 表 学 报 2001年8月X中科院重点项目。 图1 IEEE1451.2智能传感器接口模块标准的功能框图
电感传感器的接口电路设计
电感传感器的接口电路设计 摘要：位移测量具有广泛应用，电感式传感器以其结构简单可靠、输出功率大、线性好、抗干扰和稳定性好、价格低廉等特点获得了大量的应用。针对目前电感式位移传感器的应用现状，在对电感式直线位移传感器深入分析的基础上，本文设计了一种电感式位移传感器接口电路。 该电路采用电感传感器把被测位移量转变为微弱电信号，经前置交流放大、相敏整流，直流放大，A/D转换等电路处理后，送入单片机进行综合运算处理后输出，并通过液晶显示结果，可以适应不同量程和分辨率的信号调理要求。文中介绍了整体电路的设计和单片机系统的硬件及软件流程。设计过程中用Protel99 SE对电路原理图进行了绘制，选用了单片机的开发工具Keil C51μvision2对软件设计中的程序进行编写、编译、模拟仿真，电路正常，完成了课题要求的电感传感器对位移测量并显示结果。 关键词：位移测量；电感式传感器；单片机；液晶显示
The Design of the Inductive Sensor Interface Circuit Abstract: the measurement of diaspacement is very important in engineering. Inductive transducers are widely used due to their simple structures,high output capacities,good linearity,good disturbance resistance,good stability and low prices.Based on thoroughly analysis of linear inductive displacement transducers,a inductive displacement transducer interface circuit is designed in this thesis. This metering circuit uses the inductive transceiver to transform that the displacement offset into the weak electrical signal, after the pre- AC amplification, the phase-sensitive rectifier,the DC Larger and the A / D conversion circuit processing, output after processing in the monolithic integrated circuit and display the results through the LCD. It can adapt to different range and resolution of the signal conditioning requirements. In the process of designing, Protel99SE is used to plot schematic diagram, Keil C51μvision2and the development kit of MCU is used to compile, translate and make simulation about the assemble program. The circuit is in gear and it basically can accomplish the task of measure of the displacement offset through the inductive sensor and dispiay the result. Keywords: the measurement of displacement；the inductive sensor；MCU；LCD
CAN总线智能传感器节点设计
基于82527的CAN总线智能传感器节点设计 摘要：介绍一种以8051微控制器和82527独立CAN总线控制器为核心组成的CAN 总线智能传感器节点的设计方法，并给出其硬件原理图和初始化程序。 关键词：CAN总线 82527 单片机数据采集智能节点 引言 CAN（Controller Area Network，控制局域网）属于工业现场总线，是德国Bosch公司20世纪80年代初作为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器间的数据交换而开发的一种通信协议。1993年11月，ISO正式颁布了高速通信控制局域网（CAN）的国际标准（ISO11898）。CAN总线系统中现场数据的采集由传感器完成，目前，带有CAN总线接口的传感器种类还不多，价格也较贵。本文给出一种由8051单片机和82527独立CAN总线控制器为核心构成的智能节点电路，在普通传感器基础上形成可接收8路模拟量输入和智能传感器节点。
1 独立CAN总线控制器82527介绍 82527是Intel公司生产的独立CAN总线控制器，可通过并行总线与Intel 和Motrorola的控制器接口；支持CAN规程2.0B标准，具有接收和发送功能并可完成报文滤波。82527采用CHMOS 5V工艺制造，44脚PLCC封装，使用温度为-44～+125℃，其引脚的排列和定义参见参考文献[1]。 （1）82527的时钟信号 82527的运行由2种时钟控制：系统时钟SCLK和寄存器时钟MCLK。SCLK 由外部晶振获得，MCLK对SCLK分频获得。CAN总线的位定时依据SCLK的频率，而MCLK为寄存器操作提供时钟。SCLK频率可以等于外部晶振XTAL，也可以是其频率的1/2；MCLK的频率可以等于SCLK或是其频率的1/2。系统复位后的默认设置是SCLK=XTAL/2，MCLK=SCLK/2。 （2）82527的工作模式 82527有5种工作模式：Intel方式8位分时复用模式；Intel方式16位分时复用模式；串行接口模式；非Intel方式8位分时复用模式；8位非分时复用模式。本文应用Intel方式8位分时复用模式，此时82527的30和44脚接地。 （3）82527的寄存器结构[2]
信息技术 传感器网络 第702部分：传感器接口：数据接口(标准状
I C S35.110 L79 中华人民共和国国家标准 G B/T30269.702 2016 信息技术传感器网络 第702部分:传感器接口:数据接口 I n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y S e n s o r n e t w o r k P a r t702:S e n s o r i n t e r f a c e:D a t a i n t e r f a c e 2016-04-25发布2016-11-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
目 次 前言Ⅲ 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 术语和定义1 4 缩略语2 5 数据类型约定3 6 总则3 7 传感器参数编码4 8 传感结点参数编码11 9 数字通信型传感器数据交互规范16 10 传感结点数据交互规范23 附录A (规范性附录) 数据接口表述格式32 附录B (规范性附录) 单位编码35 附录C (规范性附录) 数据接口参数类型代码46 附录D (规范性附录) 校验算法50 附录E (规范性附录) 枚举类型列表51 附录F (规范性附录) 传感结点数据标识54 参考文献56
前言 G B/T30269‘信息技术传感器网络“分为以下几个部分: 第1部分:参考体系结构和通用技术要求; 第2部分:术语; 第301部分:通信与信息交换:低速无线传感器网络网络层和应用支持子层规范; 第302部分:通信与信息交换:高可靠性无线传感器网络媒体访问控制和物理层规范; 第303部分:通信与信息交换:基于I P的网络层规范; 第304部分:通信与信息交换:面向视频的媒体访问控制和物理层规范; 第401部分:协同信息处理:支撑协同信息处理的服务及接口; 第501部分:标识:传感节点标识符编制规则; 第502部分:标识:传感节点标识符解析规范; 第503部分:标识:传感节点标识符注册规程; 第601部分:信息安全通用技术规范; 第602部分:信息安全:网络传输安全技术规范; 第701部分:传感器接口:信号接口; 第702部分:传感器接口:数据接口; 第801部分:测试:通用要求; 第802部分:测试:低速无线传感器网络媒体访问控制和物理层; 第803部分:测试:低速无线传感器网络网络层和应用支持子层; 第901部分:网关:通用技术要求; 第1001部分:中间件:传感器网络结点数据交换规范三 本部分为G B/T30269的第702部分三 本部分按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 请注意本文件的某些内容可能涉及专利三本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任三 本部分由全国信息技术标准化技术委员会(S A C/T C28)提出并归口三 本部分起草单位:中国科学院合肥物质科学研究院二中国电子技术标准化研究院二安徽朗坤物联网有限公司二合肥工大高科信息科技股份有限公司二重庆大学二无锡物联网产业研究院二安徽大学二杭州家和物联技术有限公司二成都秦川科技发展有限公司二大唐电信科技产业控股有限公司三本部分主要起草人:吴仲城二李云飞二杨宏二徐珍玉二陆阳二钟代笛二沈杰二胡艳军二沃吴昊二吴岳飞二李凤三
传感器接口电路的设计
传感器接口电路的设计 一，温度传感器 1，关于热敏电阻： 我们选用的是负温度系数热敏电阻，型号为：NTC-MF53AT，额定零功率电阻值即25度时5K，精度：5％，B值:3470。随温度上升电阻呈指数关系减小。 电阻值和温度变化的关系式为： RT = RN expB(1/T – 1/TN) ① RT ：在温度T （K ）时的NTC 热敏电阻阻值。 RN ：在额定温度TN （K ）时的NTC 热敏电阻阻值。 T ：规定温度（K ）。 TN：额定温度（K） B ：NT C 热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。（*它是一个 描述热敏电阻材料物理特性的参数，也是热灵敏度指标， B值越大，表示热敏电阻器的灵敏度越高。*）exp：以自然数e 为底的指数（e = 2.71828 …） 我们可看出，式①中其他变量已基本确定（在实际工作时，B值并非一个常数，而是随温度的升高略有增加），RT和T直接存在一对一的关系，我们可以将温度的测量转换为电阻阻值的测量。 2，测量电路及分析：
Rr为电位器 RT为温敏电阻 上方两电阻均为10K V o=(0.5-RT/(Rr+RT))V f ② 3，实验过程 A，测量室温时RT=8.2K B，连接电路，如图3，输入4V电压，V o连上万用表。 C，调节Rr，使V o=0，此时Rr=RT=8.2K D，用电烙铁靠近温敏电阻，观察V o的值 E，最后拆开电路，再次测量温敏电阻的值为2.3K 4，实验结果 我们发现，当电烙铁靠近温敏电阻时，电压增大，我们可知，温度升高时，电阻减小，电压由0增大。所以，电压随温度的变化而变化。将每个电压带人②式，即可得到RT，再将RT带入①式即可测出大概的温度。 二，光敏二极管 1，关于光敏二极管 光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。和普通二极管相比，它的核心部分也是一个PN结，在结构上不同，为了便于接
plc与传感器接线方法
PLC与传感器的接线方法 一、概述 PLC的数字量输入接口并不复杂，我们都知道PLC为了提高抗干扰能力，输入接口都采用光电耦合器来隔离输入信号与内部处理电路的传输。因此，输入端的信号只是驱动光电耦合器的内部LED导通，被光电耦合器的光电管接收，即可使外部输入信号可靠传输。 目前PLC数字量输入端口一般分单端共点与双端输入，各厂商的单端共点（Com）的接口有光电耦合器正极共点与负极共点之分，日系PLC通常采用正极共点，欧系PLC习惯采用负极共点；日系PLC供应欧洲市场也按欧洲习惯采用负极共点；为了能灵活使用又发展了单端共点（S/S）可选型，根据需要单端共点可以接负极也可以接正极。 由于这些区别，用户在选配外部传感器时接法上需要一定的区分与了解才能正确使用传感器与PLC为后期的编程工作和系统稳定奠定基础。 二、输入电路的形式 1、输入类型的分类 PLC的数字量输入端子，按电源分直流与交流，按输入接口分类由单端共点输入与双端输入，单端共点接电源正极为SINK（sink Current 拉电流），单端共点接电源负极为SRCE （source Current 灌电流）。 2、术语的解释
SINK漏型 SOURCE源型 SINK漏型为电流从输入端流出，那么输入端与电源负极相连即可，说明接口内部的光电耦合器为单端共点为电源正极，可接NPN型传感器。 SOURCE源型为电流从输入端流进，那么输入端与电源正极相连即可，说明接口内部的光电耦合器为单端共点为电源负极，可接PNP型传感器。 国内对这两种方式的说法有各种表达： 2.1 根据TI的定义，sink Current 为拉电流，source Current为灌电流 2.2 由按接口的单端共点的极性，共正极与共负极。这样的表述比较容易分清楚。 2.3 SINK为NPN接法，SOURCE为PNP接法（按传感器的输出形式的表述）。 2.4 SINK为负逻辑接法，SOURCE为正逻辑接法（按传感器的输出形式的表述）。 2.5 SINK为传感器的低电平有效，SOURCE为传感器的高电平有效（按传感器的输出状态的表述）。 这种表述的笔者接触的最多，也是最容易引起混淆的说法。 接近开关与光电开关三、四线输出分NPN与PNP输出，对于无检测信号时NPN的接近开关与光电开关输出为高电平（对内部有上拉电阻而言），当有检测信号，内部NPN管导通，开关输出为低电平。 对于无检测信号时PNP的接近开关与光电开关输出为低电平（对内部有下拉电阻而言），当有检测信号，内部PNP管导通，开关输出为高电平。 以上的情况只是针对，传感器是属于常开的状态下。目前可厂商生产的传感器有常开与常闭之分；常闭型NPN输出为低电平，常闭型PNP输出为高电平。因此用户在选型上与供应商配合上经常产生偏差。
传感器接口
1-wire温度传感器LTM8877接口 1-wire的原理及工作过程： 1-wire总线仅用一根数据线与外围设备进行信息的交互，工作电源完全从总线上获取，不需要单独的电源支持，允许直接插入热/有源设备；宽广的工作范围（2.8V~5.25V，-40~+85）；每个器件都有通过工厂光刻的64位ROM ID，是唯一的识别，它存储在只读的ROM中。通过唯一的64位器件序列号和网络操作协议，1-wire存储器允许挂接在同一条1-wire总线上，并可独立工作，主控制器通过每个器件的唯一的ROM ID来识别与之通信的从设备。 ROM ID由8位校验码，48位序列号和8位家族码组成，家族码标示了此1-wire设备的类型，序列号标示此设备的ID，校验码用于保证通信的可靠性。 1-wire设备在工作时不能主动发送数据，只有在主控器对其进行命令指示时才会响应。通常的1-wire设备都有两套命令，一套命令操作设备内部的ROM，包括读，匹配，搜索等命令，但不包括写命令。ROM中的内容由厂家写入，用户不得更改，通信时，总线控制器先发出一个“复位”信号以使总线同步，然后选择受控制器件进行随后的通信。既可以通过选择一个特定的受控器件（利用该设备的ROM ID进行选择）或者通过半搜索法找到总线上的下一个受控件来实现，也可以选择所有的受控器件，一旦一个特定的器件被选中，那么在总线控制器发出下一次“复位”信号之前，所有的其他器件都被挂起而忽略随后的通信。如果1-wire从设备与主控制器尚未建立连接，则不能进行数据的传输；一旦成功建立，1-wire从设备将数据线置为低电平，以此通知主控制器已经建立了连接，等待接收命令，这个脉冲称为在线脉冲。主控制器也可以通过发送“复位”信号使数据线变为低电平。当从设备接收到“复位”信号时，通过检测数据线的电平状态，可在数据线变为高电平后立即发出一个在线脉冲。主设备和从设备之间的通信是半双工的双向通信。 小结一下，所有的1-wire通信器件所使用的不同的API有着共同的特性，这反映出源于协议的信息交换的原理，下面通过不同API功能进行分类：大多数的1-wire器件具有存储器，尽管存储器的输入输出功能并不适用于所有器件，但我们还是把它们分为一个通用的API集。 （1）会话功能 分时使用总线。当多项操作在同一器件上运行而不能被打断时，需要