利用传感器—单片机—智能终端模式开展光电检测课程教学的应用探索

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  摘要:利用压力传感器获取握力大小,单片机进行数据采集,蓝牙模块通讯,手机App终端显示握力大小,制作了一个智能蓝牙握力器。该方法作为光电检测类课程的一个新的尝试,将各个部分的知识联系在一起,又和当前物联网技术紧密联系,对提高学生学习的熱情和兴趣,以及能力的培养有一定的帮助。对传统的光电检测、光电传感技术等课程的教学起到一定的借鉴作用。
  关键词:光电检测;单片机;蓝牙通讯;智能终端
  1.引言
  光电技术类课程是光电类专业的必修课,课程的内容涉及面广,是一类综合性强的课程。对学生来说,许多概念和应用无法体会和理解,也很难将之前学到的相关知识融会贯通在一起。而学好这类课程在学生考研面试、找工作面试中会让学生有出色的表现。
  利用Wifi、蓝牙、窄带物联网、4G等技术,可以将生活中很多东西连进网络,从而实现智能监测、远程控制,如智能电饭煲,智能打印机,运动手环等,这些就是物联网的基本思想。在传统的光电检测中,测量都是不联网的,只能现场测量,使用具有一定的局限性。将探测器和网络连接起来,就可以实现远程测量、连续检测、数据保存及分析等智能化的检测技术。
  本文利用光电检测及物联网思想,通过在单片机上连接压力传感器、蓝牙模块,再通过设计机械结构,构成一个握力器,设计了一款可以用手机检测测量结果的蓝牙智能握力器。实现随时测量,数据及时保存及分析的智能握力器。
  2.硬件设备
  系统主要分五个部分组成:数据采集模块、AD转换芯片HX711、单片机STC89C52、蓝牙通信模块、手机客户端。其中AD转换芯片HX711对传感器采集到的模拟量进行AD转换,转换后的数据送到单片机进行处理,最后由蓝牙通信模块将处理信息发送至手机客户端接收。
  图1是实验中用到的压力测量探测器,就是常见的电子秤中的压力传感器[1],该传感器属于压阻式压力传感器,测量范围根据不同需求可以自由选择,本实验测量范围5Kg。图2 是一种常见的蓝牙通讯模块BT-06,作为一种主从一体的模块,它既可以向其他蓝牙设备发出配对请求,又可以接收到其他蓝牙设备发出的配对请求。而且它的价格十分低廉,十分适合本课题中压力传感器的蓝牙发射端的使用。
  3.软件设计
  软件设计分为底层单片机程序和上层App程序。单片机程序主要包括数据采集[2]、蓝牙串口通讯[3],数据采集利用AD转换芯片HX711,可以直接获取采集到的压力数据,有一些单片机程序开发基础或者C语言基础都可以在原程序的基础上进行开发和改进。App的开发可能稍显复杂,有一定C语言或Java语言基础,开发基于Android系统的App还是容易上手的,也可以利用别人开发好的串口调试助手来测试。
  4.实验结果
  实验结果如图3所示,手机能够接收到从握力器中读取的数据,且能够随着握力的增大而收到不断变化的数值。
  5.小结
  将探测器、单片机、蓝牙通信、手机APP有机的结合在一起,实现了压力传感数据采集和智能终端的显示,对现代化的光电检测起到了很好的演示作用,该过程简单易学,成本较低,适宜在各类光电检测技术等课程中进行演示推广。
  参考文献:
  [1]孙慧卿,郭志友. 压力传感器及误差补偿[J].传感器世界,2002(03):14-16.
  [2]王爱华,陈佳佳. 单片机实验教学改革探讨[J].赤子,2017,(31):92.
  [3]符鹤,周忠华,彭智朝.蓝牙技术的原理及其应用[J].微型电脑应用,2006(07):60-61+6.
  作者简介:陈钢(1975-),男,陕西西安人,研究生,副教授,研究方向为电磁场理论,光电检测技术。
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