Arduino程序设计（三） 光照采集 + 温度采集

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前言

• 本文主要介绍两种常见的传感器采集环境参数，即光照传感器和温度传感器。
• 光照传感器采用光敏电阻GL3516（5-10K）检测环境光。
• 温度传感器采用DS18B20检测环境温度。

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一、光敏电阻检测环境光

• 光敏电阻：一种电阻值随照射光强度增加而下降的电阻。
• 光敏电阻的使用方法：将其作为一个电阻接入电路中，然后使用analogRead() 读取电压。
• ESP8266EX有1个多通道的 10 bit 模拟数字转换器A0 ，输入电压 0-1V 对应 0-1023 的整数值，模拟输入函数为：

analogRead(pin)
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• 实验采用ESP8266EX裸芯片，通过自主搭建电路的方式，实现预设功能。
• 光敏电阻检测环境光的电路图，如下图所示：
  
• 注意：
• ① TOUT为ESP8266EX的引脚6，采集TOUT的ADC值；
• ② TOUT对应的模拟量输入引脚为A0；
• ③ 通过模拟输入口A0，读取分压后得到的电压。

代码实现：

//光敏电阻检测环境光

int light_value = 0;               //定义光照强度变量light_value，置初始值为0

void setup() {
  Serial.begin(9600);              //设置串口通信波特率为9600
}

void loop() {
  light_value = analogRead(A0);    // 读出当前光线强度
  Serial.println(light_value);     //输出到串口显示
  delay(1000);                     //间隔1s读取1次光线强度值
}
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• 运行以上程序，打开串口监视器，Arduino通过串口输出了当前从光敏电路读到的模拟值，串口显示界面如下：
  
• 注释：
• ① 程序中使用了Serial.begin()、Serial.println() 语句，Serial.begin()功能为初始化串口，Serial.println() 功能为串口输出数据；
• ② 采集的光照强度对应的端口电压，计算公式：
  
• V_out为该光照强度对应的端口电压，light 为采集的光照强度值。

二、DS18B20检测环境温度

• DS18B20数字温度传感器是美国DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器。
• DSl820数字温度计提供 9 位(二进制)温度读数指示器件的温度信息经过单线接口送入 DSl8B20 或从 DSl8B20 送出，因此从主机 CPU 到DSl820 仅需一条线(和地线) DSl820 的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源 。
• DS18B20测温原理：把芯片把感知到的温度换成数值放在数据寄存器里面，要想得到寄存器里面的数据，只有按照DALLAS规定的一种时序才能正确传出数据，这种时序被称为单总线，cpu就可通过单总线协议，取得DS18B20里面的温度值。
• DS18B20采集环境温度需要加载OneWire和DallasTemperature两个程序库，调用库函数，极大地简化了温度采集程序的编写。
• 实验采用ESP8266EX裸芯片，通过自主搭建电路的方式，实现预设功能。
• DS18B20检测环境光的电路图，如下图所示：
  

代码实现：

//DS18B20采集环境温度

#include                              //加载单总线库函数
#include                    //加载DS18B20温度采集库函数
 
#define ONE_WIRE_BUS 5                           //定义DS18B20数据口连接ESP8266的5号IO上
 
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);                   //初始化连接在单总线上的单总线设备
DallasTemperature sensors(&oneWire);             
 
void setup(void)
{
  Serial.begin(9600);                           //设置串口通信波特率为9600
  Serial.println("Dallas Temperature IC Control Library Demo");
  sensors.begin();                              //初始化库
}
 
void loop(void)
{
  Serial.print(" Requesting temperatures...");   //打印Requesting temperatures...
  sensors.requestTemperatures();                 //发送命令获取温度
  Serial.println("DONE");                        //打印DONE，再换行 
  Serial.print("Temperature for Device1 is: ");  //打印Temperature for Device1 is: 
  Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0));      //打印传感器的温度值
 
  delay(500);                                    //间隔500ms，获取1次温度值
}
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• 运行以上程序，打开串口监视器，Arduino通过串口输出了当前从温度采集电路读到的模拟值，串口显示界面如下：
  
• 注释：串口打印的第一行中数字22.5，显示当前环境温度为22.5℃。以此类推，得到其余行显示的环境温度值。

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总结

• 本文主要介绍了采用光敏电阻和DS18B20，进行环境光检测和环境温度检测，采用自主搭建电路的形式，实现目标功能，体现了软硬件结合的思想。

参考文献

参考文献1: 光敏电阻检测环境光实验
参考文献2: Arduino教程——DS18B20温度传感器