智能化光電檢測(cè)教學(xué)探索

陳鋼

摘 要 利用數(shù)字化光敏電阻傳感器獲取外界光信號(hào)來(lái)控制LED燈的亮滅，單片機(jī)進(jìn)行信息采集和指令控制，藍(lán)牙模塊和手機(jī)App進(jìn)行通信，不但可以實(shí)時(shí)顯示LED燈的狀態(tài)，還可以通過(guò)手機(jī)終端指令打開或關(guān)閉LED燈。該方法作為光電檢測(cè)類課程的一個(gè)新的嘗試，將傳統(tǒng)的光電檢測(cè)和當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)智能化光電檢測(cè)。對(duì)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(duì)傳統(tǒng)的光電檢測(cè)、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(cè) 單片機(jī) 藍(lán)牙通訊 智能終端

中圖分類號(hào)：TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0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(qiáng)的課程。傳統(tǒng)的光電檢測(cè)類教材中重點(diǎn)講解各類光電傳感器的物理效應(yīng)及工作模擬電路，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)難度較大，所需實(shí)驗(yàn)器材也較多，對(duì)開展實(shí)驗(yàn)不是很方便。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣，很多典型的傳感器比如光敏電阻、光電池、光電二極管等都變成數(shù)字化輸出的模塊，使用起來(lái)要比模擬信號(hào)方便很多，省去了搭建復(fù)雜電路的難題。

在傳統(tǒng)的光電檢測(cè)中，測(cè)量都是不聯(lián)網(wǎng)的，只能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，使用具有一定的局限性。將探測(cè)器和網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量、連續(xù)檢測(cè)、數(shù)據(jù)保存及分析等智能化的檢測(cè)技術(shù)。本文利用光電檢測(cè)及物聯(lián)網(wǎng)思想，通過(guò)在單片機(jī)上連接數(shù)字化光敏傳感器、藍(lán)牙模塊，再通過(guò)用手機(jī)藍(lán)牙串口通信程序，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示傳感器狀態(tài)，以及手機(jī)端控制傳感器的功能，將光電檢測(cè)變成一種智能化的光電檢測(cè)。

1硬件設(shè)備

系統(tǒng)主要分五個(gè)部分組成：51單片機(jī)、數(shù)字化光敏電阻模塊、藍(lán)牙模塊HC-02、LED燈珠、手機(jī)客戶端。其中光敏電阻獲取外界光強(qiáng)度，輸出0/1數(shù)據(jù)送到單片機(jī)，單片機(jī)判斷光照來(lái)控制LED燈的亮滅，同時(shí)該信息經(jīng)過(guò)藍(lán)牙通信模塊發(fā)送至手機(jī)客戶端接收，手機(jī)客戶端通過(guò)藍(lán)牙指令也可以控制LED燈的亮和滅，硬件連接如圖1所示。

2軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)分為底層單片機(jī)程序和上層App程序。單片機(jī)程序主要包括光敏電阻數(shù)據(jù)采集、藍(lán)牙串口通訊，圖2給出了單片機(jī)程序的主要代碼，一些函數(shù)代碼可以參考51單片機(jī)程序自行補(bǔ)充。App的開發(fā)可能稍顯復(fù)雜，有一定C語(yǔ)言或Java語(yǔ)言基礎(chǔ)，開發(fā)基于Android系統(tǒng)的App還是容易上手的，也可以利用已有的串口調(diào)試助手來(lái)測(cè)試。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，光敏電阻無(wú)光照時(shí)，外接的LED燈不亮，手機(jī)端通過(guò)藍(lán)牙連接，顯示LED=0。光敏電阻有光照時(shí)，外接的LED燈亮起，手機(jī)端同時(shí)顯示LED=1。另外也可以通過(guò)手機(jī)端發(fā)送1，可以點(diǎn)亮外接LED，發(fā)送0，關(guān)閉外接LED。

4小結(jié)

將探測(cè)器、單片機(jī)、藍(lán)牙通信、手機(jī)APP有機(jī)的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了光敏電阻傳感數(shù)據(jù)采集、控制和智能終端的顯示，并通過(guò)智能終端能夠控制LED的開啟和關(guān)閉。對(duì)智能化的光電檢測(cè)起到了很好的演示作用，該過(guò)程簡(jiǎn)單易學(xué)，成本較低，適宜在各類光電檢測(cè)技術(shù)等課程中進(jìn)行演示推廣。該方法中提到的探測(cè)器可以更換成其他類型的光電傳感器或者其他各種傳感器，通訊方式也可以更改成WIFI，窄帶物聯(lián)網(wǎng)芯片等通訊模塊，更近一步的擴(kuò)展成各類智能光電檢測(cè)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王愛華，陳佳佳.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].赤子，2017（31）：92.

[2] 閆璞，王貴鋒.基于單片機(jī)技術(shù)的室內(nèi)照明光伏優(yōu)化供電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（02）：22-24.

[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.