传感器的种类可分为力、热、湿、气、磁、光、电等。各种传感器都是根据相关材料在不同环境下会表现出不同的物理特性研制而成。下面介绍一些简单的传感器。
1．热敏电阻的温度传感器
温度传感器利用一些金属、半导体等材料与温度有关的特性而制成的，这些特性包括热膨胀、电阻、电容、磁性、热电势、热噪声、弹性及光学特征，根据制造材料将其分为热敏电阻传感器、半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器等类型。热敏电阻传感器是一种比较简单的温度传感器，其最基本电气特性是随着温度的变化自身阻值也随之变化。图10-12是NTC热敏电阻器。
与热敏电阻相类似还有光敏、湿敏传感器，它们随着光线强弱、湿度不同，阻值也有所差别。下面以热敏电阻传感器为例介绍这类传感器的使用方法。
在实际应用中，将热敏电阻接入图10-13的电路图中，热敏电阻和一个特定阻值的电阻串联，由于热敏电阻会随着环境温度的变化而变化，因此A/D采样点的电压也会随之变化，A/D采样点的电压为：
式中x是一特定阻值，根据实际情况中热敏电阻的不同而加以选定。
假如热敏电阻阻值增大，采样点的电压就会减小，A/D值也相应减小；热敏电阻阻值减小，采样点的电压就会增大，A/D值也相应增大。所以采用这种方法，MCU就会获知外界温度的变化。如果想知道外界的具体温度值，就需要进行物理量回归操作，也就是通过A/D采样值，根据采样电路及热敏电阻温度变化曲线，推算当前温度值。
例10.1：使用图10-13的采样电路，热敏电阻选用MF58 103-34型NTC热敏电阻器，其阻值随温度变化情况如表10-4所示，A/D采样点连接到GP32的PTB0口。
①x值的合适值为多少？
②假如取①中的x值，A/D值为100时的温度值是多少？
解：
①x值的选定主要考虑热敏电阻的阻值变化范围，尽可能使得采样点的电压在0~VREF的最大范围内变化。由表10-4可以看出该热敏电阻的阻值在18.42KΩ~4.24KΩ之间变化，x=10 KΩ是一个不错的选择，此时，采样点的电压在(10/28.42)×VREF~(10/14.24) ×VREF之间变化，即：0.35 VREF ~0.70 VREF。
②如果x=10 KΩ，通过GP32的A/D模块(8位)采样A/D值为100，根据采样点电压公式有：
求得：R热敏=15.5KΩ，参照表10-4，热敏电阻阻值为15.5KΩ时，温度值约为14℃。
2．灰度传感器
所谓灰度也可认为是亮度，简单的说就是色彩的深浅程度。灰度传感器的主要工作原理是它使用两只二极管，一只为发白光的高亮度发光二极管，另一只为光敏探头。
发光管发出超强白光照射在物体上，通过物体反射回来落在光敏二极管上，由于照射在它上面的光线强弱的影响，光敏二极管的阻值在反射光线很弱(也就是物体为深色)时为几百KΩ，一般光照度下为几KΩ，在反射光线很强(也就是物体颜色很浅，几乎全反射)时为几十Ω。这样就能检测到物体的颜色的灰度了。如图10-14所示，利用LED发出的光照射到物体上，灰度传感器接收物体的反射光。根据反射光的强度，可以判断出物体的灰级程度。
3．超声波传感器
超声是指当声的频率高到超过人耳听觉的频率极限(根据大量调查，取整数20000赫)时，人们就觉察不出声的存在，因而称这种高频率的声为“超”声。超声波传感器按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，其中压电式最为常用。压电式超声波传感器常用的材料是压电晶体和压电陶瓷，它利用压电材料的压电效应来工作：逆压电效应将高频电振动转换为高频机械振动，从而产生超声波，可作为发射器；而利用正压电效应，将超声振动波转换成电振荡，可作为接收器。所以超声波传感器实质上是一种可逆的换能器。
4．红外线传感器
红外线是著名科学家赫歇尔在一次科学实验中发现的，他发现在太阳的可见光线以外存在着一种神奇的光线，人的肉眼无法看见这种光线，但它的物理特性与可见光线极为相似，有着明显的热辐射。由于它位于可见光中红光的外侧，故而称之为红外线，红外线的波长范围很宽，介于0.75～1000微米之间，频率低于可见光。
红外传感器模块(如图10-15所示)可用来测量障碍物的距离，由红外发射管和红外接收管组成。其基本原理是：发射管发射红外光，当前方没有障碍物时，红外线就一直往前照射，一旦遇到障碍物后，红外光就会反射回来。红外线的反射光愈强，则说明障碍物的距离愈近。但当障碍物表面是黑色时，红外线容易被吸收，从而使反射光的强度减弱，这是它的不足之处。对于其他颜色的障碍物红外线都有很好的反射效果。
接口说明：
IR---接收信号引脚
VCC---给传感器提供电源+5V
GND---给传感器提供电源的地
ISR---发射信号引脚
在实验时，ISR引脚接MCU的某个I/O口(有PWM功能的I/O口)，MCU在该引脚上产生40KHZ的方波。IR引脚接MCU的某个I/O口(有输入捕捉功能的I/O口)，当有反射的红外信号时，在该引脚上会产生下降沿。某次检测开始时，MCU连续发送N个方波，并开始计时，输入捕捉I/O口有下降沿产生时，计时结束，根据这个延时及红外光的传播速度，就可以计算出障碍物的距离。
例如：用MC908GP32作为主控MCU时，ISR可以接PTD4/T1CH0，用T1CH0通道PWM输出38KHZ的方波；IR接PTD5/T1CH1，用定时器1通道1进行输入捕捉。
接收管实质是一种光电二极管，将光信号转变为电信号的元件。它的特点是被特定频率的光照射后，其阻值变小，光电二极管中就会有电流，光强度越大，阻值会越小。
接收管原理图如图10-16所示。当没有红外光照射时，光电二极管P的阻值很大，VA/D≈0；当有光照射时，并随着光照强度的增大，VA/D也逐渐增大，VA/D最大值≈+5V。
练习题
【基础题】
1．简述SPI收发数据的工作过程。
2．D/A与A/D转换器有哪些主要技术指标？
3．D/A转换器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
【综合题】
4．用SPI实现两个MCU之间的传送信息（如：从器件向主器件发送数据，主器件接收到数据后通过串口发送到高端）。
5．试设计使用TLC2543、TLV5608芯片，通过GP32单片机实现A/D采集与D/A转换的接口电路。
6．若要从A/D模块模拟通道IN0连续采样4个数据，然后用平均值法进行滤波，以消除干扰，并将最终结果送至LED显示，试编写相应的汇编程序。
7．请根据SPI的特性和时序图，写出模拟SPI的接口。
