利用傳感器—單片機—智能終端模式開展光電檢測課程教學的應用探索

陳鋼 王棟

摘要：利用壓力傳感器獲取握力大小，單片機進行數據采集，藍牙模塊通訊，手機App終端顯示握力大小，制作了一個智能藍牙握力器。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系在一起，又和當前物聯網技術緊密聯系，對提高學生學習的熱情和興趣，以及能力的培養(yǎng)有一定的幫助。對傳統的光電檢測、光電傳感技術等課程的教學起到一定的借鑒作用。

關鍵詞：光電檢測;單片機;藍牙通訊;智能終端

1.引言

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

利用Wifi、藍牙、窄帶物聯網、4G等技術，可以將生活中很多東西連進網絡，從而實現智能監(jiān)測、遠程控制，如智能電飯煲，智能打印機，運動手環(huán)等，這些就是物聯網的基本思想。在傳統的光電檢測中，測量都是不聯網的，只能現場測量，使用具有一定的局限性。將探測器和網絡連接起來，就可以實現遠程測量、連續(xù)檢測、數據保存及分析等智能化的檢測技術。

本文利用光電檢測及物聯網思想，通過在單片機上連接壓力傳感器、藍牙模塊，再通過設計機械結構，構成一個握力器，設計了一款可以用手機檢測測量結果的藍牙智能握力器。實現隨時測量，數據及時保存及分析的智能握力器。

2.硬件設備

系統主要分五個部分組成：數據采集模塊、AD轉換芯片HX711、單片機STC89C52、藍牙通信模塊、手機客戶端。其中AD轉換芯片HX711對傳感器采集到的模擬量進行AD轉換，轉換后的數據送到單片機進行處理，最后由藍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，它既可以向其他藍牙設備發(fā)出配對請求，又可以接收到其他藍牙設備發(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牙發(fā)射端的使用。

3.軟件設計

軟件設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據采集[2]、藍牙串口通訊[3]，數據采集利用AD轉換芯片HX711，可以直接獲取采集到的壓力數據，有一些單片機程序開發(fā)基礎或者C語言基礎都可以在原程序的基礎上進行開發(fā)和改進。App的開發(fā)可能稍顯復雜，有一定C語言或Java語言基礎，開發(fā)基于Android系統的App還是容易上手的，也可以利用別人開發(fā)好的串口調試助手來測試。

4.實驗結果

實驗結果如圖3所示，手機能夠接收到從握力器中讀取的數據，且能夠隨著握力的增大而收到不斷變化的數值。

5.小結

將探測器、單片機、藍牙通信、手機APP有機的結合在一起，實現了壓力傳感數據采集和智能終端的顯示，對現代化的光電檢測起到了很好的演示作用，該過程簡單易學，成本較低，適宜在各類光電檢測技術等課程中進行演示推廣。

參考文獻：

[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. 單片機實驗教學改革探討[J].赤子，2017，（31）：92.

[3]符鶴，周忠華，彭智朝.藍牙技術的原理及其應用[J].微型電腦應用，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。