實驗8-傳感器之光敏篇

訊方公司傳感器實驗實驗八傳感器之光敏篇傳感器實驗八光敏傳感器光敏傳感器8.1實驗簡介8.1實驗簡介光敏傳感器中最簡單的電子器件是光敏電阻，它能感應光線的明暗變化，輸出微弱的電信號，通過簡單電子線路放大處理，可以控制LED燈具的自動開關。因此在自動控制、家用電器中得到廣泛的應用，對于遠程的照明燈具，例如：在電視機中作亮度自動調節(jié)，照相機種作自動曝光；另外，在路燈、航標等自動控制電路、卷帶自停裝置及防盜報警裝置中等。光敏傳感器主要應用于太陽能草坪燈、光控小夜燈、照相機、監(jiān)控器、光控玩具、聲光控開關、攝像頭、防盜錢包、光控音樂盒、生日音樂蠟燭、音樂杯、人體感應燈、人體感應開關等電子產(chǎn)品光自動控制領域。8.28.2實驗目的通過該實驗項目，學生能夠了解光敏傳感器的硬件電路和工作原理；通過該實驗項目，學生能夠學會編寫光敏傳感器的程序。8.38.3實驗內容編寫一個讀取光敏傳感器輸出電平信號的程序；將光檢測狀態(tài)做簡單的處理顯示，正常無光狀態(tài)為0，檢測到光的狀態(tài)為1；用按鍵KEY1控制ZIGBEEN是否發(fā)送數(shù)據(jù)。8.48.4實驗設備硬件部分ZIGBEE調試底板一個；電源開關電源電源開關電源傳感器C端口指示燈2J-LINK接口ZigBee_DEBUG復位鍵節(jié)點按鍵撥碼開關ZigBe按鍵紅外發(fā)射指示燈1ZigBee復位鍵可調電阻傳感器A端口傳感器B端口圖8-1ZIGBEE調試底板20PIN轉接線一條和帶USB的J-Link仿真器一個；20PIN轉接線20PIN轉接線，另一端接轉接板方口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轉接線接口10PIN轉接線接口20PIN轉接線接口20PIN轉接線接口串口接口圖8-3轉接板9~12V電源適配器2個；圖8-4電源適配器帶普通USB線的ZIGBEE仿真器一個；10PIN10PIN轉接線普通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)關一臺； 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卡電源及開關顯示屏SD卡電源及開關開關按鈕圖8-6智能網(wǎng)關ZIGBEE模塊兩個；圖8-7ZIGBEE模塊光敏傳感器一個；靈敏度調節(jié)旋鈕，順時針增大模擬信號輸出光敏感應探頭輸出信號指示燈，低有效GND輸入TTL信號輸出靈敏度調節(jié)旋鈕，順時針增大模擬信號輸出光敏感應探頭輸出信號指示燈，低有效GND輸入TTL信號輸出+5V輸入圖8-8光敏傳感器10PIN轉接線和傳感器連接線各一條。圖8-9轉接線與傳感器連接線軟件部分KeiluVision4集成開發(fā)環(huán)境；JLINK仿真器驅動；8.58.5實驗知識模塊介紹，如圖8-8所示尺寸：長32mmX寬11mmX高20mm主要芯片：LM393、光敏感應探頭工作電壓：DC4.5-12V工作電流：<1.5mA特點：帶模擬信號輸出0-5V輸出，可以直接ADC采集；帶高低電平檢測信號輸出，有光照輸出低電平，無光照輸出高電平；輸出有效信號為低電平，帶LED指示輸出；靈敏度電位器可調（精調），調節(jié)光照強度檢測范圍；電路板DOUT接口輸出，可直接接單片機IO口，無光照輸出高電平指示燈滅，有光照輸出低電平，指示燈亮，響應時間<2μs；帶固定安裝孔，方便安裝調試。光敏傳感器工作原理電路中用到，光敏傳感器電路、信號放大電路、單片機系統(tǒng)、狀態(tài)顯示系統(tǒng)構成。其基本工作原理：經(jīng)過信號放大電路，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系統(tǒng),由狀態(tài)顯示系統(tǒng)進行顯示。光敏傳感器工作框圖如圖8-10：光敏傳感器電路信號放大電路單片機系統(tǒng)狀態(tài)顯示系統(tǒng)光敏傳感器電路信號放大電路單片機系統(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實驗步驟燒好ZIGBEE和智能網(wǎng)關程序。（如果沒有動傳感器ZIGBEE和網(wǎng)關的程序，那么此步驟可以跳過；如果動了，詳細下載過程可參考“傳感器實驗之環(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，對應原理圖上的J4，如圖8-11所示，切勿把傳感器位置裝錯了。連接好外圍硬件電路，如圖8-12所示。（這個連接過程當中很多的卡槽，千萬別把卡槽卡裝反了，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調試底板和ZIGBEEN模塊轉接板，這樣類似的卡槽千萬別裝反了，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調試底板和ZIGBEEN模塊轉接板，這樣類似的卡槽千萬別裝反了，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，插好電源，并打開開發(fā)實驗箱上的電源開關和啟動按鈕，跳到網(wǎng)關顯示界面，然后點擊功能鍵進入，如8-13圖所示。點擊這進入功能界面點擊這進入功能界面圖8-13網(wǎng)關顯示界面找到傳感器實驗圖標如圖8-14所示，點擊進入傳感器實驗顯示界面如8-15圖所示。圖8-14傳感器實驗顯示程序圖8-15網(wǎng)關傳感器顯示界面新建一個文件夾命名為“光敏傳感器”，并在該文件夾下創(chuàng)建一個“RVMDK“文件夾(存放工程用)；然后在“RVMDK”文件夾下新建一個“OBJ”文件夾（用來存放編譯輸出信息）；在“傳感器實驗/實驗例程/實驗8傳感器之光敏篇/code”文件夾下找到“rsc”文件夾，把它復制到到“光敏傳感器”文件夾下，即與“RVMDK”文件夾并列；啟動KeilμVision4；單擊菜單欄的“Project”，選擇“NewuVisionProject”，新建一個工程，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；把“Target1”修改為“LIGHT”，把SourceGroup1”改命為“Starup”并創(chuàng)建六個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Group分別在添加好對應的.c文件，（.c文件在剛剛復制過來的“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，直到編譯沒有警告和錯誤，如果有就根據(jù)警告和錯位，進行修改程序；點擊工具欄的“TargetOptions”，選擇“Output”,把輸出文件位置設置在“OBJ”下，并且設置有hex輸出；點擊工具欄的“TargetOptions”配置好J-Link；打開ZIGBEE地板上的電源開關，點擊“LOAD”進行程序燒寫驗證；（以上建工程詳細過程可以參考實驗二）驗證：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；驗證完畢后，退出J-Link仿真界面，關閉KeilμVision4軟件；關閉硬件電源，撿收好硬件設備，并整理桌面；實驗完畢。8.78.7實驗驗證程序是否能運行和編譯成功如圖8-17所示為編譯成功圖：圖8-17編譯通過截圖改變光敏傳感器的光照強度，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到強光時網(wǎng)關上所顯示：圖8-18未感應強光時的顯示圖8-19所示為光敏傳感器感受到強光時網(wǎng)關上所顯示：圖8-19感應到強光時的顯示8.88.8實驗部分參考程序解析（完整程序見源程序文件）采集數(shù)據(jù)函數(shù)協(xié)議集介紹：整個數(shù)據(jù)位其實一共是10個字節(jié)，除去2個字節(jié)的頭和2個字節(jié)的校驗，所以一共要采集的是數(shù)據(jù)其實有6個字節(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)，它首先保留了兩個字節(jié)作頭。然后調用u8sensor_get_data(u8type,u8*data1)函數(shù)。u8sensor_get_data(u8type,u8*data1){u8*data=&data1[1]; u8no_sensor=1;//有無傳感器判斷標志*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：從這個函數(shù)不難看出，這里有1個字節(jié)的傳感器型號。所以傳感器還要獲取只有五個字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中包括符號。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字節(jié)的數(shù)據(jù)。從圖8-20不難看出，當光敏傳感器的見到強光時，STM32采集進來的是低電平信號，此時LED被點亮。這里特別需要注意的是，這里我們?yōu)榱吮３志W(wǎng)關平臺采集信號的一致性，也就是高電平觸發(fā)報警，所以這里的信號必須進行取反處理；所以光敏傳感器使用data[2]=！SENSOR2_IN()，進行數(shù)據(jù)采集，其中SENSOR2_IN()；的宏定義為((Sensor_IO_PORT->IDR&Sensor_IO_PIN2)>>Sensor_IO_NUM2)；其本質也就是采集PB7口的電平變化情況來判斷光照強度的狀態(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--!=