利用傳感器—單片機—智能終端模式開展光電檢測課程教學(xué)的應(yīng)用探索

陳鋼 王棟

摘要：利用壓力傳感器獲取握力大小，單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，藍(lán)牙模塊通訊，手機App終端顯示握力大小，制作了一個智能藍(lán)牙握力器。該方法作為光電檢測類課程的一個新的嘗試，將各個部分的知識聯(lián)系在一起，又和當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密聯(lián)系，對提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣，以及能力的培養(yǎng)有一定的幫助。對傳統(tǒng)的光電檢測、光電傳感技術(shù)等課程的教學(xué)起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：光電檢測;單片機;藍(lán)牙通訊;智能終端

1.引言

光電技術(shù)類課程是光電類專業(yè)的必修課，課程的內(nèi)容涉及面廣，是一類綜合性強的課程。對學(xué)生來說，許多概念和應(yīng)用無法體會和理解，也很難將之前學(xué)到的相關(guān)知識融會貫通在一起。而學(xué)好這類課程在學(xué)生考研面試、找工作面試中會讓學(xué)生有出色的表現(xiàn)。

利用Wifi、藍(lán)牙、窄帶物聯(lián)網(wǎng)、4G等技術(shù)，可以將生活中很多東西連進(jìn)網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)智能監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制，如智能電飯煲，智能打印機，運動手環(huán)等，這些就是物聯(lián)網(wǎng)的基本思想。在傳統(tǒng)的光電檢測中，測量都是不聯(lián)網(wǎng)的，只能現(xiàn)場測量，使用具有一定的局限性。將探測器和網(wǎng)絡(luò)連接起來，就可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程測量、連續(xù)檢測、數(shù)據(jù)保存及分析等智能化的檢測技術(shù)。

本文利用光電檢測及物聯(lián)網(wǎng)思想，通過在單片機上連接壓力傳感器、藍(lán)牙模塊，再通過設(shè)計機械結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一個握力器，設(shè)計了一款可以用手機檢測測量結(jié)果的藍(lán)牙智能握力器。實現(xiàn)隨時測量，數(shù)據(jù)及時保存及分析的智能握力器。

2.硬件設(shè)備

系統(tǒng)主要分五個部分組成：數(shù)據(jù)采集模塊、AD轉(zhuǎn)換芯片HX711、單片機STC89C52、藍(lán)牙通信模塊、手機客戶端。其中AD轉(zhuǎn)換芯片HX711對傳感器采集到的模擬量進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送到單片機進(jìn)行處理，最后由藍(lán)牙通信模塊將處理信息發(fā)送至手機客戶端接收。

圖1是實驗中用到的壓力測量探測器，就是常見的電子秤中的壓力傳感器[1]，該傳感器屬于壓阻式壓力傳感器，測量范圍根據(jù)不同需求可以自由選擇，本實驗測量范圍5Kg。圖2 是一種常見的藍(lán)牙通訊模塊BT-06，作為一種主從一體的模塊，它既可以向其他藍(lán)牙設(shè)備發(fā)出配對請求，又可以接收到其他藍(lán)牙設(shè)備發(fā)出的配對請求。而且它的價格十分低廉，十分適合本課題中壓力傳感器的藍(lán)牙發(fā)射端的使用。

3.軟件設(shè)計

軟件設(shè)計分為底層單片機程序和上層App程序。單片機程序主要包括數(shù)據(jù)采集[2]、藍(lán)牙串口通訊[3]，數(shù)據(jù)采集利用AD轉(zhuǎn)換芯片HX711，可以直接獲取采集到的壓力數(shù)據(jù)，有一些單片機程序開發(fā)基礎(chǔ)或者C語言基礎(chǔ)都可以在原程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)和改進(jìn)。App的開發(fā)可能稍顯復(fù)雜，有一定C語言或Java語言基礎(chǔ)，開發(fā)基于Android系統(tǒng)的App還是容易上手的，也可以利用別人開發(fā)好的串口調(diào)試助手來測試。

4.實驗結(jié)果

實驗結(jié)果如圖3所示，手機能夠接收到從握力器中讀取的數(shù)據(jù)，且能夠隨著握力的增大而收到不斷變化的數(shù)值。

5.小結(jié)

將探測器、單片機、藍(lán)牙通信、手機APP有機的結(jié)合在一起，實現(xiàn)了壓力傳感數(shù)據(jù)采集和智能終端的顯示，對現(xiàn)代化的光電檢測起到了很好的演示作用，該過程簡單易學(xué)，成本較低，適宜在各類光電檢測技術(shù)等課程中進(jìn)行演示推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫慧卿，郭志友. 壓力傳感器及誤差補償[J].傳感器世界，2002（03）：14-16.

[2]王愛華，陳佳佳. 單片機實驗教學(xué)改革探討[J].赤子，2017，（31）：92.

[3]符鶴，周忠華，彭智朝.藍(lán)牙技術(shù)的原理及其應(yīng)用[J].微型電腦應(yīng)用，2006（07）：60-61+6.

作者簡介：陳鋼（1975-），男，陜西西安人，研究生，副教授，研究方向為電磁場理論，光電檢測技術(shù)。