物联网-传感器原理实验

1. 实验目的

尝试各种传感器的使用，并了解他们的用法。

2. 实验原理

1.光敏传感器：光敏传感器的电路如图3.1所示。

图3.1  光敏传感器电路

一般情况下光敏电阻的暗电阻为1M~~2MΩ，亮电阻为1K~~15KΩ，则可以根据P1.1处的电压：

暗电阻下：3.3V * 10K/ ( 2000 K+ 10K) = 0.016V

亮电阻下：3.3V * 10K/ ( 15 K+ 10K) = 1.3V

我们这里使用的STC12C5A16S2的ADC1（P1.1）是10位ADC，根据上面的计算结果，我们可以算出亮电阻下的ADC值为1.3*1024 /3.3 = 403 ，则我们可以通过采集ADC1的值作为临界值，当ADC1的值大于400时表明有光，小于400则无光。

2.红外对射传感器：红外对射传感器电路如图2，

PIN1与PIN2为红外发射端，PIN3与PIN4为接收端，当凹槽中有物体挡住红外线时，PIN3与PIN4之间截止，则LED(D3)灭，否则亮；另外从电路实际的测量看，当无物体挡时PIN3与PIN4的电压约2.8V,当有物体挡时电压则为3.8V，那么用P1.0的ADC0来采集实际的ADC值，当大于ADC大于700（0x2bc）时判定为有物体挡。

图2 红外对射传感器电路

3.红外反射传感器：

3.1 红外反射传感器介绍

红外反射传感器采用红外对射管TCRT5000，其电路结构如图3.1，其中右边A--C是红外发射管，左边C--E是红外接收管，当我们用物体在TCRT5000上方挡住时，红外光被反射给接收管，从而使得C--E导通；该红外对射管的探测范围是0.2mm---15mm。实际电路如图2所示。

图3.1  红外反射传感器

3.2 红外反射传感器的电路图

红外反射传感器的电路如图3.2所示。

图3.2   红外反射传感器

其中U4是红外对射管

LM393是电压比较器

R14是调节红外反射传感器测试灵敏度的，顺时针调节更灵敏。

4.酒精传感器：MQ-3酒精传感器的电路原理如图3.4所示。

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图4  酒精传感器电路

其中U6(MQ-3)的PIN5与PIN2为加热端，对应测试回路的H端；PIN1、PIN3、PIN4、PIN6为检测回路；MQ-3传感器的供电电压Vc和加热电压Vh都为5V，负载电阻R9为1K欧姆。从技术指标表中可知，在0.4mg/L酒精中，传感器电阻Rs为2K~20K，取Rs = 12K。假设检测到酒精浓度为10mg/L时报警，由灵敏度特性曲线可知灵敏度为0.12，MQ3电阻值为12K * 0.12 = 1.44K（Rs / Ro = 灵敏度，其中Ro为传感器在0.4mg/L酒精时的电阻值）,ADC1(P1.1) = 5V * 1K / (1K + 1.44K) = 2.00V，AD读数为2.00 / 3.3 * 1024 = 620，当AD采集的数值大于620时表明检测到酒精。

5.声音传感器：人体传感器到的实际电路如图3.2.

U8就是咪头。

R14是电位器，用来调节LM393的比较输出灵敏度。

LM393是比较器

当有声音使得咪头产生电压输出变化时，LM393的输出端连接51单片机的P1.0口便电平变低，实际的测试图如图3.3所示，一般来说如果声音越到该电平越低，那么B1板上的D1会更亮。

图3.2  声音传感器电路

6.温湿度传感器：外部设备读取温湿度流程如图8所示。

图8  温湿度读取流程

7.振动传感器：SW--18010P震动传感器的电路原理如图3.2所示。

图3.2   SW--18010P震动传感器电路原理图

其中U8为振动传感器，当有振动的时候，有电从振动传感器经过，使得Q4导通，LED(D3)亮，P1.0检测到低电平，则有震动。

3. 主要仪器设备

硬件：IOT-L01-05型物联网综合实验箱1台，串口线。

软件：Keil u Vision4编译软件，STC下载软件STC_ISP_V479。

4. 实验内容及步骤

总共做了七个传感器实验，该实验箱具有的传感器都测试了一遍，实验的传感器有：酒精传感器（但是没有酒精），光敏传感器，红外对射传感器，红外反射传感器，温湿度传感器，声音传感器，振动传感器。有些修改了一部分判断条件。比如说红外对射，当ADC的值为300以上时判断两者之间有物体挡住，串口输出“HongWai_Open”字符串。源代码是要超过700，但是实际测量很少有到700的。因此就改了。还有光敏电阻，当测量的光敏度超过400，串口输出“Light_Open_mytest_***”***是代表光敏度。

5. 实验结果与分析

酒精传感器实验截图：

光敏传感器：

红外反射传感器：

红外对射传感器：

声音传感器：

震动传感器：

温湿度传感器：

6. 问题与讨论

做实验之前确实要找好试验箱！！！

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