第八次：脉冲型传感器及应用

1、脉冲型传感器及应用脉冲型传感器 脉冲信号：一种离散信号形状多种多样，与普通模拟信号（如正弦波）相比，波形之间在时间轴不连续（波形与波形之间有明显的间隔）但具有一定周期性; 像脉搏跳动这样的信号，相对于直流，断续的信号，如果用水流形容，直流就是把龙头一直开着淌水，脉冲就是不停的开关龙头形成水脉冲。 最常见的脉冲波是矩形波（也就是方波）。脉冲信号可以用来表示信息，也可以用来作为载波，比如脉冲调制中的脉冲编码调制（PCM），脉冲宽度调制（PWM）等等，还可以作为各种数字电路、高性能芯片的时钟信号。 脉冲信号分为尖脉冲信号与三角波脉冲信号等，可以通过Rc的一阶暂态电路的积分与微分电路实现。脉冲编码调制

2、（PCM） PCM脉冲编码调制是Pulse Code Modulation的缩写。（又叫脉冲编码调制）：数字通信的编码方式之一。主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间进行取样，使其离散化，同时将抽样值按分层单位四舍五入取整量化，同时将抽样值按一组二进制码来表示抽样脉冲的幅值。8khz抽样速率，8bit量化，对于话音基带信号数字化后成为64kbps。 模拟信号数字化必须经过三个过程，即抽样、量化和编码，以实现话音数字化的脉冲编码调制（PCM）技术。 在实际中使用的是两种对数形式的压缩特性:A律和U律，A律编码主要用于30/32路一次群系统，U律编码主要用于24路一次群系统。A律PCM用于欧

3、洲和中国，U律PCM用于北美和日本；我国采用的是A律13折线编码；脉冲宽度调制（PWM） 脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。 方波高电平时间跟周期的比例叫占空比，例如1秒高电平1秒低电平的PWM波占空比是50%； 脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM的产生和应用 PWM的产生：用定时

4、器+GPIO产生；或某些单片机有专门的PWM输出引脚；用FPGA产生； PWM的应用：1.用占空比调整空调的功率，控制温度过调量；如热水器、调频空调、电磁炉等。2.用脉冲编码控制步进电机、发光管的工作或通过数脉冲、测脉宽等方式来获取其它信息；3.用PWM信号进行通信；4.数字电机控制。UVW信号和编码器 根据编码器产生脉冲的方式不同，可分为增量式，绝对式和混合式三大类。UVW是混合式码盘的位置信号，混合式码盘在传统的增量式码盘的基础上增加了一组用于检测伺服电机磁极位置的码道。UVW三相脉冲信号彼此相差120度，每转的脉冲个数与电机的极对数一致。电机启动前，通过该信号可以估算出电机磁极的位置，一

5、旦电机旋转起来，通过输出的增量式部分信号可以精确的检出转子的位置值。 第三十个实验：旋转编码器。通过计算旋转后输出的脉冲个数来进行计数。用单片机实现PWM信号 产生方波信号：在某个GPIO口上按照一定的时间周期轮流输出“1”和“0”；可以理解为方波是占空比为50%的PWM信号； 产生一定占空比的PWM信号：如占空比为30%的PWM信号。即在某个GPIO口上输出3个时间间隔的“1”后，再输出7个时间间隔的“0”。重复输出计为该PWM信号；用单片机测脉冲宽度 用到单片机的定时器外部中断功能； 任何一款单片机的定时器都可以工作在计数或定时模式；定时器的外部中断请求引脚（如51单片机为负跳变，即检测下

6、降沿），用于启动定时器计时或启动计数。见徐维祥 刘旭敏主编单片微型机原理及应用大连理工大学出版社P118 例6-3 当P3.4发生负跳变时，P1.0输出一个500us的同步脉冲；P119 例6-4 利用定时器T1方式2对外部信号计数，要求每计满100次，将P1.0取反输出；P120 例6-5 利用定时器T1门控位GATE的功能。测量INT1引脚上出现的正脉冲宽度，并以机器周期数来表示； 注意脉冲的上升沿还是下降沿检测；关于定时器的初值自动重载 定时器的初值和溢出标志位； 重新装入初值对定时精度的影响； 定时器有一种自动重装初值的工作方式，可以通过设置定时器的方式字和控制字来设定，用于需要产生精

7、确定时时间的场合，如串口通信的波特率发生器。 在第三十个实验旋转编码器中就用到了初值自动重载的功能。实验简介-二十八、三色RGB与三色LED模块实验 这两个模块都是通过R、G、B三个引脚的PWM信号输入来调节三种基色（红/蓝/绿）的强度从而实现全彩的混色效果，从而可以产生任意一种颜色。 LED驱动模式：共阴驱动实验简介-二十九、红外发射与接收模块实验 红外发射管+ 红外接收头 红外接收头是集接收，放大，解调一体的器件，内部有两个重要元件，分别是IC和PD。PD是光敏二极管，主要功能是接收光信号。IC是接收头处理元件，由硅晶和电路组成，是一个高度集成的器件、主要功能有滤波、整形、解码、放大等功能。实验简介-三十.旋转编码器模块实验 旋转编码器通过旋转可以计数正方向和反方向转动过程中输出脉冲的次数，这种转动计数是没有限制的。 配合旋转编码器上的按键，可以复位到初始状态，即从0开始计数。实验简介-三十一、脉搏传感器模块实验 SON1303心率传感器； 2种波形输出：方波 + 心率波； 本实验介绍通用定时器TIM5的输入捕获功能，将TIM5的通道1设