1、目录目录系统简介数据采集和控制系统125.1 系统简介系统简介5.1.1系统组成系统硬件采用Arduino UNO开发板进行模拟，如图所示:Arduino UNO是Arduino硬件开源平台 USB接口系列开发板的一种，作为Arduino硬件开源平台的参考标准模板。UNO的处理器核心是ATmega328，同时具有14路数字输入/输出口（其中6路可作为PWM输出），6路模拟输入，一个16MHz晶体振荡器，一个USB口，一个电源插座，一个ICSP header和一个复位按钮。5.1.2系统实现的功能系统实现的功能 所做系统采用的硬件包括Arduino UNO开发板、4位LED数码管、光敏传感器、温
2、湿度传感器、蜂鸣器等。系统通过采集各个传感器的数据，并对采集到的数据进行处理并显示。同时根据预先设定的条件，在传感器的数值达到一定数值时通过蜂鸣器进行报警。并且还可以对采集到的传感器数据通过串口发送到服务器端。系统主要分为数据采集模块、数据显示模块、串口通信模块、蜂鸣器报警模块等四个模块。5.2 数据采集和控制系统数据采集和控制系统5.2.1数据采集模块Arduino UNO开发板通过光敏传感器和温湿度传感器采集相应的光照和温度湿度信息。1、光敏传感器光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广
3、泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。5.2.1数据采集模块v 与Arduino UNO接线光敏传感器的VCC接UNO的5V电源引脚，GND接UNO的GND引脚，OUT接UNO的A2引脚。采样程序采样程序int sensorPin=2;/定义信号输出引脚int value=0;void setup()Serial.begin(9600);/打开串口 void loop()value=analogRead(sensorPin);/读取光敏传感器数据 Serial.printl
4、n(value,DEC);/串口输出光敏传感器数据 delay(50);/延时50毫秒5.2.1数据采集模块2、温湿度传感器DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达 20 米以上，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为 3 针单排引脚封装，连接方便。v 与Arduino UNO连接温湿度传感器的“+”端接UNO的
5、+5V 输出，“-”端接UNO的 GND，“S”端接UNO的数字端口 8 号引脚（这个可以自己定义数字引脚）。5.2.2数据显示模块1、LED数码管的基本原理LED数码管（LEDSegmentDisplays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的发光元器件。数码管实际上是由七个发光二极管组成的“8”字型，加上小数点共有8个发光二极管。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。数码管一般显示字段0-9、A-F，根据发光二极管连接的不同又分为共阳和共阴连接，不同方式下显示同一字符对应的控制信息不同。LED数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示
6、方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，单片机对位选通COM端电路的控制，通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。5.2.
7、2数据显示模块2、LED数码管与Arduino UNO连接四路LED数码管的VCC 接 5V、GND 接 GND、CLK 接 8、DIO 接 7（可以自己定义数字引脚）。5.2.3串口通信模块Arduino UNO开发板对串口操作比较简单，主要利用Arduino提供的Serial对象即可对串口进行操作。1、串口初始化程序Arduino 开发板对串口初始化只需要调用Serial.begin(speed)函数即可打开串口进行通信，其中的speed为串口通信频率。2、串口发送程序Arduino开发板只需要调用Serial.print(val)或者Serial.println(val)函数即可实现往串
8、口发送数据。void setup()Serial.begin(9600);/打开串口，9600是串口通信频率 void loop()String data=”串口发送数据演示”;Serial.println(data);/串口发送数据delay(1000);/延时1000毫秒5.2.3串口通信模块3、串口接收程序Arduino开发板只需要调用Serial.read()函数即可实现串口接收数据。void setup()Serial.begin(9600);String data;void loop()while(Serial.available()0)/如果串口有数据 data+=(char)S
9、erial.read();/读取串口数据 delay(2);/延时一会，让串口缓存准备好下一个数字，不延时会导致数据丢失 5.2.4蜂鸣器报警模块1、蜂鸣器的基本原理蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压），多谐振荡器起振，输出1.52.5kH
10、Z的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。根据内部是否有震荡源又可以分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫。而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K5K的方波去驱动它。无源蜂鸣器声音频率可控，通过单片机产生不同的频率的脉冲信号，经过放大电路，由蜂鸣器放出，就产生了不同频率的声音。5.2.4蜂鸣器报警模块2、蜂鸣器与Arduino UNO连接图蜂鸣器的“
11、+”端接UNO的+5V 输出，“-”端接UNO的 GND，“S”端接UNO的数字端口 8 号引脚（当然这个可以自己定义数字引脚）。5.2.5程序下载及运行首先下载安装Arduino IDE软件，在Arduino IDE软件中根据模块建立工程，编写相应代码，进行编译，下载。在Arduino IDE软件中点击这个图标编译代码，点击这个图标下载程序到Arduino UNO开发板。由于采用USB口下载程序，需要先安装驱动，Arduino UNO开发板驱动可以到Arduino官网下载。下载完安装后即可用USB线连接电脑进行程序下载。5.2.5程序下载及运行下载成功之后通过菜单“工具”-“串口监视”打开串口监视窗口，查看各个模块的数据输出内容或者蜂鸣器的报警声。Thank You!
