【文章內容簡介】 的 IIC 兼容芯片。作為一個專利的控制總線，IIC 已經成為世界性的工業(yè)標準。每個器件都有一個唯一的地址，而且可以是單接收的器件（例如：LCD 驅動器）或者可以接收也可以發(fā)送的器件（例如：存儲器） 。發(fā)送器或接收器可以在主模式或從模式下操作，這取決于芯片是否必須啟動數(shù)據(jù)的傳輸還是僅僅被尋址。IIC 是一個多主總線，即它可以由多個連接的器件控制。IIC 最初為音頻和視頻設備開發(fā)，如今主要在服務器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對各個組件進行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風扇?？呻S時監(jiān)控內存、硬盤、網絡、系統(tǒng)溫度等多個參數(shù)，增加了系統(tǒng)的安全性，方便了管理。其數(shù)據(jù)傳輸速率最高為 100Kbits/s，采用 7 位尋址。但是由于數(shù)據(jù)傳輸速率和應用功能的迅速增加，IIC 總線也增強為快速模式（400Kbits/s）和 10 位尋址以滿足更高速度和更大尋址空間的需求。IIC 總線始終和先進技術保持同步，但仍然保持其向下兼容性。并且最近還增加了高速模式，其速度可達 。它使得 IIC 總線能夠支持現(xiàn)有以及將來的高速串行傳輸應用，例如EEPROM 和 Flash 存儲器。1. IIC 總線特點：IIC 總線最主要的優(yōu)點是其簡單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此 IIC 總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本?？偩€的長度可高達25 英尺，并且能夠以 10Kbps 的最大傳輸速率支持 40 個組件。IIC 總線的另一個優(yōu)點是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能夠進行發(fā)送和接收的設備都可以成為主總線。一個主控能浙江林學院本科生畢業(yè)設計（論文）11夠控制信號的傳輸和時鐘頻率。當然，在任何時間點上只能有一個主控。 2. IIC 總線工作原理：IIC 總線是由數(shù)據(jù)線 SDA 和時鐘 SCL 構成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在 CPU 與被控IC 之間、IC 與 IC 之間進行雙向傳送，最高傳送速率 100kbps。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，IIC 總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器） ，又是發(fā)送器（或接收器） ，這取決于它所要完成的功能。CPU 發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調整的類別（如對比度、亮度等）及需要調整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨立，互不相關。IIC 總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號， 它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號。開始信號：SCL 為高電平時，SDA 由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。結束信號：SCL 為低電平時，SDA 由低電平向高電平跳變，結束傳送數(shù)據(jù)。應答信號：接收數(shù)據(jù)的 IC 在接收到 8bit 數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的 IC 發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU 向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應答信號，CPU 接收到應答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。若未收到應答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。目前有很多半導體集成電路上都集成了 IIC 接口。帶有 IIC 接口的單片機有：CYGNAL 的 C8051F0XX 系列，PHILIPSP87LPC7XX 系列，MICROCHIP 的 PIC16C6XX 系列等。很多外圍器件如存儲器、監(jiān)控芯片等也提供 IIC 接口。3. IIC 總線基本操作：IIC 規(guī)程運用主/從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。 總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產生串行時鐘（SCL）控制總線的傳輸方向，并產生起始和停止條件。 SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在 SCL 為低電平的期間才能改變，SCL 為高電平的期間，SDA 狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。24C02 作為從器件，它通過串行數(shù)據(jù)線 SDA 與時鐘線 SCL 與單片機 AT89C52 的引腳 、 相連。24C02 提供 2k 位串行 EEPROM , 內部組態(tài)為 256 8 位。A0、AA2 為芯片的地址線,在使用中把這三條線接地，WP 為低電平時，允許寫操作 ［11］ 。EEPROM24C02 總共有 8 個引腳：4 接地；5 腳接到單片機的一個 IO 口作為EEPROM 與單片機之間的數(shù)據(jù)線；6 腳接到單片機的一個 IO 口作為時序控制線；7 腳是浙江林學院本科生畢業(yè)設計（論文）12EEPROM 的寫保護口，當 7 腳接地時可以對 EEPROM 進行讀與寫操作，當 7 腳接高電平時只能對 EEPROM 做讀操作；8 腳是 EEPROM 的電源腳接+5V。 紅外線功能實現(xiàn)（takex 竹中傳感器）圖 4．9 紅外線設備圖ALSTRON/TAKEX/SEEKA光電傳感器系日本最早生產光電傳感器的專業(yè)廠商 竹中電子工業(yè)株會式會社 制造，其產品以品質超群，規(guī)格齊全、價格適宜而遍及全球電子工業(yè)自動化設備生產各個領域，在光點傳感器制造行業(yè)表現(xiàn)尤為卓越。工作原理：光電開關（光電傳感器）是根據(jù)光敏二極管工作原理制造的一種感應其接收光強度變化的電子器件。當它發(fā)出的光被目標反射或阻斷時，即輸出開關或模擬信號。它包含調制光源，光敏元件等組成的光學系統(tǒng)、放大器、及開關或模擬量輸出裝置。光源模式：1. 紅色光源；；；；（鎢、鹵素燈） ；光源。輸出模式：1. 繼電器輸出；；； （可控硅）輸出；。檢測模式：一、對射式光電開關：由獨立且相對放置的發(fā)光器和收光器組成。當目標通過發(fā)光器和收光器之間并阻斷光線時，即輸出信號。它是效率最高、最可靠的檢測模式。容易克服透鏡污染、瞄準不精確等困難，實現(xiàn)長距離檢測。特別適合不透明物體的檢測。槽形（U 形）光電開關是對射式的變形，其優(yōu)點是無須調整光軸。二、鏡反射光電開關：集發(fā)光器和收光器于一體。發(fā)光器發(fā)出的光經反射鏡返回收光器，目標通過并阻斷光線時，即輸出信號。它的檢測距離較遠，特別適合檢測大物體。帶有偏光器的鏡反射式光電開關，能夠區(qū)分目標的反射光和反射板反射回的光。三、漫反射式光電開關：集發(fā)光器和收光器于一體，當發(fā)射光被通過的目標反射回收光器時，即輸出信號。其檢測距離與目標表面反射率有直接關系。當目標表面光亮或透明時，漫射式，聚焦式或定距離式是首選的檢測模式。部分漫反射式光電開關沒有透鏡，檢測距離只有 10mm，但檢測表面光亮或透明目標時非?？煽俊Ｋ?、聚焦式光電開關：是漫反射式光電開關的一種變形。其透鏡聚焦于特定某點，當目標經浙江林學院本科生畢業(yè)設計（論文）13過該點并將發(fā)射光反射回收光器時，即輸出信號。它特別適合目標的糾偏、定位，檢測顏色標記、低反射率或曲面物體，如對傳送帶上相互緊貼的瓶子計數(shù)等。使用時將目標置于其檢測深度范圍即可。檢測深度是指焦點前后能檢測到目標的最大距離，且與目標反射率成正比關系。五、距離限定式光電開關：是漫反射式光電開關的另一種變形，有 A、B 兩個收光器。它具有一個檢測斷面，斷面之后的物體不會被檢測到。其檢測只與距離有關。目標距離增大時，收光器 A 收到的光強度減小，B 接受到的光強度將增大，只有收光當收光器 A、B 收到的光強地相等時，目標位置即為檢測斷面所在之處。六、光纖式光電開關：由光纖組件和放大器構成。它用玻璃或塑料光纖傳導光來實現(xiàn)對射及漫反射式檢測。由于光纖無源傳遞且不受電磁干擾，因此可以把電信號從類似的影響中分離出來。它特別適合以下場合檢測：1. 檢測微笑目標；；；；器 ；；。玻璃光纖：由許多直徑約 50∪m 的包層玻璃釬維組成，末端拋光并用樹脂填充。耐高溫，抗腐蝕，但抗連續(xù)折彎能力差。外敷 PVC 或不銹鋼保護層。塑料光纖：是直徑在 到 ㎜單個的光纖料束。塑料光纖頭部多裝有彎曲探頭或螺栓，另一端沒有限定，可用特殊的切削刀切割以調整長度。塑料光纖允許重復折射，抗連續(xù)折彎能力叫強，對很多化學物質及溶劑敏感。外敷 PVC 保護層。設計選型注意要素：一、光電開關工作最大檢測距離狀態(tài)時，因光學透鏡會被污染，光電開關難以長期可靠工作。顧請考慮保留余量。二、同時并排使用多個光電開關，注意避免發(fā)射光相互干擾。加大間隔或選用光束較窄型號以及選用偏光過濾器，發(fā)光器、收光器交錯安裝，最后選用光幕。三、為減少備件，提高互換性，可將遠距離光電開關用于近距離檢測，其成本未必高于近距離光電開關。四、通常檢測較小目標，選用對射式更為可靠，若目標小于透鏡直徑，可選用透孔遮光片，最后考慮光纖式。若現(xiàn)場無法使用對射式，可選用定距離式。五、若目標透明，采用對射和鏡反射式檢測，發(fā)射光會穿透目標而被收光器接收，可改用其他檢測模式或選用專用的光電開關。六、當鏡反射式用于檢測表面反射率較高的目標時，為避免誤信號，請選用帶有偏光器的光電開關。它能夠區(qū)分目標的反射光和反射鏡反射回的經過 90 度偏轉的光?；騼A斜設置光電開關，使其免受目標的正面反射。七、漫反射式，聚焦式和定距離式檢測時，由于距離和被檢測物表面反射率決定接收到的光浙江林學院本科生畢業(yè)設計（論文）14線強度，表面粗糙及顏色較深的目標反射率較小。光電開關發(fā)射光線必須垂直于被檢測物表面。理論上講，漫射式光電開關可用于透明的檢測。八、使用普通漫射式光電開關，目標顏色深于背景，可能發(fā)生背景干擾，若現(xiàn)場無法選用對射、鏡反射，請選用定距離式檢測。九、采用定距離式檢測式檢測凹凸，級差，請留意尚有微小目標色差反應，聚焦點稍微遠離檢測點可使檢測更穩(wěn)定。十、與普通漫反射式比較，定距離、聚焦式更適合于檢測微小目標。因為后者檢測區(qū)域更小，更集中。十一、采用漫射、聚焦、定距離式檢測透明物如玻璃、塑料管，塑料膜內的目標時，傾斜設置光電開關，使其不受透明物的正面反射，可使檢測更可靠。或將透明物設在聚焦、定距離式光電開關的盲區(qū)內。十二、聚焦式用于辨別顏色標記時，注意光源與標記顏色不可相同，如紅色光源的光電開關不能用于紅色標記的檢測。十三、辨別顏色標記之光電開關用于透明塑料膜繞卷糾偏，將塑料膜下面輥子表面襯以黑紙或將輥子涂黑，使用更為可靠。十四、白底黃標或黃底白標檢測較困難，此時可選蘭色光源之光電開關。十五、選用光纖式光電開關前，先考慮 UM 系列，因其體積超小且內含放大器，在許多場合較光纖式使用更方便，且成本更底。十六、若需更高精度，更遠距離，請選用激光光源之光電開關。十七、香蕉水、酒精等有機溶劑會損壞普通光電開關。注意避免直接接觸。十八、酸、堿、油等物質有可能損壞普通光電開關。此種場合請選用專用光電開關。十九、強電、請磁場會干擾光電開關的正常工作。避開該場合，不要將光電開關的引線與動力、高壓線混在一起配線。二十、灰塵、腐蝕性氣體、直接賤射的水、油、藥劑，強光、振動、沖擊等是造成誤動作的常見原因。本設計用的是 UM 系列的紅外線設備（UMT50DTV） ，以下介紹一下其各方面的參數(shù)：響應速度： 防護：IP66 紅色光源對射：15，50CM分辯率：Φ3MM慢射：5CM浙江林學院本科生畢業(yè)設計（論文）15聚焦：3CM光照：3000Lux工作壓力：DC1224V177。10%輸出：NPN 集電極開路， 80MA/DC30V防護等級：IP64環(huán)境光強：3000Lux引線長度：2m 內含短路保護電路使用環(huán)境溫度：25∽+55 ℃溫度：35∽ 85%RH抗振：1055HZ振幅：，X，Y，Z 方向各 2 小時工作指示燈：綠色動作指示：紅色 特征：超小外性設計，業(yè)界第一采用 OPTO大規(guī)模集成電路及表面封裝技術，雖內含放大器，體積卻大大縮小。 自成一體，無需外接放大器。靈敏度在線調整，操作簡單，安全。精巧的體積，高可靠的性能，特別適合包裝，填裝，印刷電路板處理設備、機器人及各類工廠自動化設備。在許多場合可代替光纖型傳感器，大大節(jié)省成本。注：所有型號可選遮/入光工作方式及 PNP 輸出 ［9］ 。表 4．1 UM 系列紅外線設備參數(shù)表型號 工作電壓探測方式工作方式光源 探測距離 分辨率 響應速度 靈敏度 其他UMT15DTV DC24V 對射 遮光紅色660nm15cm Φ3mm 可調 動作角度 25UMT50DTV DC24V 對射 遮光紅色660nm50cm Φ3mm 可調 動作角度 25UMT50DS DC24V 對射 遮光紅色660nm50cm Φ3mm 無 動作角度 25UMT50DNSVDC1224V 對射 遮光 紅色 50cm Φ3mm 可調 動作角度 13浙江林學院本科生畢業(yè)設計（論文）16660nmUMZ3SV DC1224V 聚焦式 入光紅色660nm 55cm 可調 滯后﹤10%UMR5TV DC1224V 漫反射 入光紅色660nm5cm 55cm 可調 滯后﹤10% 單片機 AT89C52 功能實現(xiàn)圖 4．10 AT89C52 電路圖AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 8k bytes 的可反復擦寫的 Flash只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM ） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強大的 AT89C52 單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用