《传感器与传感网技术应用》4-1光照数据采集

项目四农业大棚监测系统传感器与传感网项目四农业大棚监测系统引导案例：现代农业，广泛应用了物联网技术，可以精准测量农场的环境参数，并根据农产品的生长特性，制定科学的生产计划，合理分配农业生产资源，节约降耗，提高产量，人工成本，构建农业生产、经营和溯源的现代化管理体系，推动农业标准化生产和工厂化生产。计算机监控农产品生产机器人巡检项目四农业大棚监测系统知识目标：了解智慧农业的基本特点；了解BasicRF协议的基本特点；理解光照传感器的特点；理解空气质量传感器的特点；理解比较器的功能。项目四农业大棚监测系统技能目标：能正确识别传感器；能正确连接线路并下载程序；能使用串口助手查看数据。合理的光照是促进植物进行光合作用的必要条件，过高或过低的光照强度都不利于植物的生长。为准确掌握农业大棚中实时的光照情况，决定安装光照传感器，并在计算机上显示采集结果。任务一光照数据采集光照传感器使用了光敏电阻及相关电路测量光线强度并输出测量结果。光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光照传感器根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器：用于探测紫外线。红外光敏电阻器：广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。可见光光敏电阻器：主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭等方面。光照传感器分类光照传感器原理ZIGBEE协议是一种短距离、低功耗的无线通信技术，名称来源于蜜蜂向同伴传递信息所使用的8字舞。其主要特点有：近距离，传输范围一般在10到100米之间；低功耗，使用干电池可以持续工作几个月；低速率，2.4GHz下速率为250kbps；低成本，一块芯片的价格只有十几元；高容量，可以实现65000个节点的组网；高安全，可以采用高级加密方式防止数据被非法获取。ZIGBEE技术广泛应用于智慧工业、智慧家庭、智慧医疗等场景中。ZIGBEE协议使用串口助手软件，可以实现计算机与单片机设备通过串口进行通信。本项目中，打开“串口调试助手”软件，选择对应的计算机串口，波特率选择“115200”，校验位选择“none”，数据位选择“8”，停止位选择“1”，就可以接收到ZigBee通过串口透传的数据。串口助手线路连接注意：ZigBee模块上的JP2拨码开关应当拨到左边。线路连接ADC：模数转换器，是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。可以将采集到的的电压信号转换为相应的数值。ZigBee模块上共有两个ADC接口，统一使用ADC0。连接GND实现电路闭合。在本项目资源包中，打开文件夹“程序文件”，使用SmartRFFlashProgrammer程序将“light.hex”文件下载到连接传感器的ZigBee模块中，将“collector.hex”文件下载到协调器ZigBee模块中。下载程序文件端口选择实际对应的端口，波特率选择115200，校验位选择None，数据位选择8，停止位选择1，点击打开串口，右侧窗口可以显示接收到的透传数据。两个ZigBee模块都有数据透传功能。配置串口助手打开两个串口调试助手程序，分别展示传感器模块和协调器模块的透传数据，可以看到传感器和协调器收发的协议帧完全相同，也可以解析出相同的数值。获取数据以协议帧“CC01070103017049”为例，“CC”表示CC2530，“01”表示读取传感器数据，“07”表示有效数据长度为7字节（最后一个字节为校验值，没有计算在内），“01”表示包含一个传感器数据，“03”表示光照传感器（每一个传感器由唯一的编号表示），“0170”表示光照传感器输出的电压值16进制形式，单位mV，“49”表示数据帧的前7部分的校验和。获取数据校验和计算：每个字节以两位十六进