實(shí)驗(yàn)8-傳感器之光敏篇

訊方公司傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八傳感器之光敏篇傳感器實(shí)驗(yàn)八光敏傳感器光敏傳感器8.1實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介8.1實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介光敏傳感器中最簡(jiǎn)單的電子器件是光敏電阻，它能感應(yīng)光線的明暗變化，輸出微弱的電信號(hào)，通過(guò)簡(jiǎn)單電子線路放大處理，可以控制LED燈具的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。因此在自動(dòng)控制、家用電器中得到廣泛的應(yīng)用，對(duì)于遠(yuǎn)程的照明燈具，例如：在電視機(jī)中作亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，照相機(jī)種作自動(dòng)曝光；另外，在路燈、航標(biāo)等自動(dòng)控制電路、卷帶自停裝置及防盜報(bào)警裝置中等。光敏傳感器主要應(yīng)用于太陽(yáng)能草坪燈、光控小夜燈、照相機(jī)、監(jiān)控器、光控玩具、聲光控開(kāi)關(guān)、攝像頭、防盜錢包、光控音樂(lè)盒、生日音樂(lè)蠟燭、音樂(lè)杯、人體感應(yīng)燈、人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)等電子產(chǎn)品光自動(dòng)控制領(lǐng)域。8.28.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生能夠了解光敏傳感器的硬件電路和工作原理；通過(guò)該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生能夠?qū)W會(huì)編寫光敏傳感器的程序。8.38.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫一個(gè)讀取光敏傳感器輸出電平信號(hào)的程序；將光檢測(cè)狀態(tài)做簡(jiǎn)單的處理顯示，正常無(wú)光狀態(tài)為0，檢測(cè)到光的狀態(tài)為1；用按鍵KEY1控制ZIGBEEN是否發(fā)送數(shù)據(jù)。8.48.4實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件部分ZIGBEE調(diào)試底板一個(gè)；電源開(kāi)關(guān)電源電源開(kāi)關(guān)電源傳感器C端口指示燈2J-LINK接口ZigBee_DEBUG復(fù)位鍵節(jié)點(diǎn)按鍵撥碼開(kāi)關(guān)ZigBe按鍵紅外發(fā)射指示燈1ZigBee復(fù)位鍵可調(diào)電阻傳感器A端口傳感器B端口圖8-1ZIGBEE調(diào)試底板20PIN轉(zhuǎn)接線一條和帶USB的J-Link仿真器一個(gè)；20PIN轉(zhuǎn)接線20PIN轉(zhuǎn)接線，另一端接轉(zhuǎn)接板方口USB線，另一端連接電腦上電指示燈方口USB線，另一端連接電腦上電指示燈圖8-2J-Link仿真器10PIN轉(zhuǎn)接線接口10PIN轉(zhuǎn)接線接口20PIN轉(zhuǎn)接線接口20PIN轉(zhuǎn)接線接口串口接口圖8-3轉(zhuǎn)接板9~12V電源適配器2個(gè)；圖8-4電源適配器帶普通USB線的ZIGBEE仿真器一個(gè)；10PIN10PIN轉(zhuǎn)接線普通USB普通USB線電源（上）和狀態(tài)指示燈圖8-5ZIGBEE仿真器智能網(wǎng)關(guān)一臺(tái)； ZigBee模塊組合接口USB下載數(shù)據(jù)線ZigBee模塊組合接口USB下載數(shù)據(jù)線顯示屏SD卡電源及開(kāi)關(guān)顯示屏SD卡電源及開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)按鈕圖8-6智能網(wǎng)關(guān)ZIGBEE模塊兩個(gè)；圖8-7ZIGBEE模塊光敏傳感器一個(gè)；靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕，順時(shí)針增大模擬信號(hào)輸出光敏感應(yīng)探頭輸出信號(hào)指示燈，低有效GND輸入TTL信號(hào)輸出靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕，順時(shí)針增大模擬信號(hào)輸出光敏感應(yīng)探頭輸出信號(hào)指示燈，低有效GND輸入TTL信號(hào)輸出+5V輸入圖8-8光敏傳感器10PIN轉(zhuǎn)接線和傳感器連接線各一條。圖8-9轉(zhuǎn)接線與傳感器連接線軟件部分KeiluVision4集成開(kāi)發(fā)環(huán)境；JLINK仿真器驅(qū)動(dòng)；8.58.5實(shí)驗(yàn)知識(shí)模塊介紹，如圖8-8所示尺寸：長(zhǎng)32mmX寬11mmX高20mm主要芯片：LM393、光敏感應(yīng)探頭工作電壓：DC4.5-12V工作電流：<1.5mA特點(diǎn)：帶模擬信號(hào)輸出0-5V輸出，可以直接ADC采集；帶高低電平檢測(cè)信號(hào)輸出，有光照輸出低電平，無(wú)光照輸出高電平；輸出有效信號(hào)為低電平，帶LED指示輸出；靈敏度電位器可調(diào)（精調(diào)），調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度檢測(cè)范圍；電路板DOUT接口輸出，可直接接單片機(jī)IO口，無(wú)光照輸出高電平指示燈滅，有光照輸出低電平，指示燈亮，響應(yīng)時(shí)間<2μs；帶固定安裝孔，方便安裝調(diào)試。光敏傳感器工作原理電路中用到，光敏傳感器電路、信號(hào)放大電路、單片機(jī)系統(tǒng)、狀態(tài)顯示系統(tǒng)構(gòu)成。其基本工作原理：經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路，光敏傳感器電路將感受到光程度以高低電平形式輸出至單片機(jī)系統(tǒng),由狀態(tài)顯示系統(tǒng)進(jìn)行顯示。光敏傳感器工作框圖如圖8-10：光敏傳感器電路信號(hào)放大電路單片機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)顯示系統(tǒng)光敏傳感器電路信號(hào)放大電路單片機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)顯示系統(tǒng)圖8-10電路工作框圖光敏傳感器的硬件電路圖電路中，光敏傳感器電路如圖8-11。圖8-11光敏傳感器硬件圖8.58.5實(shí)驗(yàn)步驟燒好ZIGBEE和智能網(wǎng)關(guān)程序。（如果沒(méi)有動(dòng)傳感器ZIGBEE和網(wǎng)關(guān)的程序，那么此步驟可以跳過(guò)；如果動(dòng)了，詳細(xì)下載過(guò)程可參考“傳感器實(shí)驗(yàn)之環(huán)境搭建.doc”文檔，這里恕不贅述。）將光敏傳感器接到傳感器A端口?？梢栽趫D8-1所示中找到傳感器A端口的位置，對(duì)應(yīng)原理圖上的J4，如圖8-11所示，切勿把傳感器位置裝錯(cuò)了。連接好外圍硬件電路，如圖8-12所示。（這個(gè)連接過(guò)程當(dāng)中很多的卡槽，千萬(wàn)別把卡槽卡裝反了，不然很容易燒壞J-Link。）J-Link，左邊直接用USB線連接電腦20PIN連接線10PIN連接線傳感器鏈接ZIGBEEN調(diào)試底板和ZIGBEEN模塊轉(zhuǎn)接板，這樣類似的卡槽千萬(wàn)別裝反了，不然可能燒壞J-Link電源J-Link，左邊直接用USB線連接電腦20PIN連接線10PIN連接線傳感器鏈接ZIGBEEN調(diào)試底板和ZIGBEEN模塊轉(zhuǎn)接板，這樣類似的卡槽千萬(wàn)別裝反了，不然可能燒壞J-Link電源圖8-12外圍硬件連接示意圖將仿真器USB連接入PC機(jī)，插好電源，并打開(kāi)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)箱上的電源開(kāi)關(guān)和啟動(dòng)按鈕，跳到網(wǎng)關(guān)顯示界面，然后點(diǎn)擊功能鍵進(jìn)入，如8-13圖所示。點(diǎn)擊這進(jìn)入功能界面點(diǎn)擊這進(jìn)入功能界面圖8-13網(wǎng)關(guān)顯示界面找到傳感器實(shí)驗(yàn)圖標(biāo)如圖8-14所示，點(diǎn)擊進(jìn)入傳感器實(shí)驗(yàn)顯示界面如8-15圖所示。圖8-14傳感器實(shí)驗(yàn)顯示程序圖8-15網(wǎng)關(guān)傳感器顯示界面新建一個(gè)文件夾命名為“光敏傳感器”，并在該文件夾下創(chuàng)建一個(gè)“RVMDK“文件夾(存放工程用)；然后在“RVMDK”文件夾下新建一個(gè)“OBJ”文件夾（用來(lái)存放編譯輸出信息）；在“傳感器實(shí)驗(yàn)/實(shí)驗(yàn)例程/實(shí)驗(yàn)8傳感器之光敏篇/code”文件夾下找到“rsc”文件夾，把它復(fù)制到到“光敏傳感器”文件夾下，即與“RVMDK”文件夾并列；啟動(dòng)KeilμVision4；單擊菜單欄的“Project”，選擇“NewuVisionProject”，新建一個(gè)工程，命名為“LIGHT”；保它存在剛建立好的“光敏傳感器”里面的“RVMDK“文件夾下；右鍵“Target1”，選擇“ManageComponents”選項(xiàng)；把“Target1”修改為“LIGHT”，把SourceGroup1”改命為“Starup”并創(chuàng)建六個(gè)Groups，分別是“user”“usart”“l(fā)ib”“l(fā)ed”“sensor”“key”。如圖8-16所示；然后給每個(gè)Group分別在添加好對(duì)應(yīng)的.c文件，（.c文件在剛剛復(fù)制過(guò)來(lái)的“rsc”文件夾里面），添加完成圖8-16所示；圖8-16文件示意圖單擊工具欄的“Rebuid”圖標(biāo)，直到編譯沒(méi)有警告和錯(cuò)誤，如果有就根據(jù)警告和錯(cuò)位，進(jìn)行修改程序；點(diǎn)擊工具欄的“TargetOptions”，選擇“Output”,把輸出文件位置設(shè)置在“OBJ”下，并且設(shè)置有hex輸出；點(diǎn)擊工具欄的“TargetOptions”配置好J-Link；打開(kāi)ZIGBEE地板上的電源開(kāi)關(guān)，點(diǎn)擊“LOAD”進(jìn)行程序燒寫驗(yàn)證；（以上建工程詳細(xì)過(guò)程可以參考實(shí)驗(yàn)二）驗(yàn)證：先把光敏傳感器放置黑暗中，然后改變光照，觀察顯示屏上狀態(tài)的變化；驗(yàn)證完畢后，退出J-Link仿真界面，關(guān)閉KeilμVision4軟件；關(guān)閉硬件電源，撿收好硬件設(shè)備，并整理桌面；實(shí)驗(yàn)完畢。8.78.7實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證程序是否能運(yùn)行和編譯成功如圖8-17所示為編譯成功圖：圖8-17編譯通過(guò)截圖改變光敏傳感器的光照強(qiáng)度，觀察顯示屏上顯示的狀態(tài)是否發(fā)生變化圖8-18所示為光敏傳感器未感應(yīng)到強(qiáng)光時(shí)網(wǎng)關(guān)上所顯示：圖8-18未感應(yīng)強(qiáng)光時(shí)的顯示圖8-19所示為光敏傳感器感受到強(qiáng)光時(shí)網(wǎng)關(guān)上所顯示：圖8-19感應(yīng)到強(qiáng)光時(shí)的顯示8.88.8實(shí)驗(yàn)部分參考程序解析（完整程序見(jiàn)源程序文件）采集數(shù)據(jù)函數(shù)協(xié)議集介紹：整個(gè)數(shù)據(jù)位其實(shí)一共是10個(gè)字節(jié)，除去2個(gè)字節(jié)的頭和2個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)，所以一共要采集的是數(shù)據(jù)其實(shí)有6個(gè)字節(jié)。(可以參照“傳感器通信協(xié)議.doc”文檔)sensor_get_data(senser_type,&sensordata[2])；是采集函數(shù)，它首先保留了兩個(gè)字節(jié)作頭。然后調(diào)用u8sensor_get_data(u8type,u8*data1)函數(shù)。u8sensor_get_data(u8type,u8*data1){u8*data=&data1[1]; u8no_sensor=1;//有無(wú)傳感器判斷標(biāo)志*data1=type;//傳感器類型//************傳感器采集數(shù)據(jù)************// switch(type){caseSENSOR_LIGHT5537: //判斷光敏傳感器GetSensorData(data);//采集數(shù)據(jù)break;default:no_sensor=0;break;}returnno_sensor;}分析：從這個(gè)函數(shù)不難看出，這里有1個(gè)字節(jié)的傳感器型號(hào)。所以傳感器還要獲取只有五個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中包括符號(hào)。voidGetSensorData(u8*data){data[0]=0;data[1]=0;data[2]=！SENSOR2_IN();//讀取傳感器輸出值//********D5輸出顯示*********// if(data[2]==1)Led_Ctr(LED1_ON);//感光點(diǎn)亮elseLed_Ctr(LED1_OFF);//未感光熄滅data[3]=0;data[4]=0;}分析：這便是傳感器采集的五個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。從圖8-20不難看出，當(dāng)光敏傳感器的見(jiàn)到強(qiáng)光時(shí)，STM32采集進(jìn)來(lái)的是低電平信號(hào)，此時(shí)LED被點(diǎn)亮。這里特別需要注意的是，這里我們?yōu)榱吮３志W(wǎng)關(guān)平臺(tái)采集信號(hào)的一致性，也就是高電平觸發(fā)報(bào)警，所以這里的信號(hào)必須進(jìn)行取反處理；所以光敏傳感器使用data[2]=！SENSOR2_IN()，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其中SENSOR2_IN()；的宏定義為((Sensor_IO_PORT->IDR&Sensor_IO_PIN2)>>Sensor_IO_NUM2)；其本質(zhì)也就是采集PB7口的電平變化情況來(lái)判斷光照強(qiáng)度的狀態(tài)。圖8-20光敏傳感器的原理圖串口發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)voidUSART2_Senddata(u8*str){u8i,checksun_xor=0,checksun_add=0;u8ct=10;str[0]=0xff;str[1]=0x55;for(i=0;i<ct-2;i++) { checksun_xor^=str[i]; checksun_add+=str[i]; }str[8]=checksun_xor;str[9]=checksun_add;while(ct--!=