《嵌入式人工智能技术应用》课件 3.2-使用串口实现数字量IO信号采集实验

项目三利用串口实现边缘硬件控制嵌入式人工智能技术应用使用串口实现数字量IO信号采集实验任务二职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务二使用串口实现数字量IO信号采集实验了解人体红外传感器工作原理；掌握使用串口控制人体红外传感器的方法。能使用hex方法将HEX对象数据转为16进制；能使用int方法将16进制数据转为10进制数据；能使用if方法判断字符串数据是否为指定字符串；能使用串口控制人体红外传感器。职业能力目标01知识目标技能目标职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务二使用串口实现数字量IO信号采集实验

本实验将实现通过调用serial模块控制人体红外传感器检测是否有人在人体红外传感器前面。任务描述任务要求使用hex方法将HEX对象数据转为16进制；使用int方法将16进制数据转为10进制数据；使用if方法判断字符串数据是否为指定字符串；使用串口控制人体红外传感器。任务描述与要求02职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务二使用串口实现数字量IO信号采集实验任务分析实现串口控制人体红外感应器可能会涉及到哪些步骤？根据自己的了解说说人体红外感应器原理？任务分析与计划03任务计划表项目名称利用串口实现边缘硬件控制任务名称使用串口实现数字量IO信号采集实验计划方式自主设计计划要求请用5个计划步骤来完整描述出如何完成本次任务序号任务计划1

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通过上面的思考，你是否对本任务要完成的工作有所了解？让我们一起来制订完成本次任务的实施计划吧！任务分析与计划03职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务二使用串口实现数字量IO信号采集实验04知识储备人体红外感应器1串口和并口的区别233十六进制数值人体红外感应器04

热释电传感器是一种传感器，别称人体红外传感器，用于生活的防盗报警、来客告知等，原理是将释放电荷经放大器转为电压输出。人体红外感应器04压电陶瓷类电介质在电极化后能保持极化状态，称为自发极化。自发极化随温度升高而减小，在居里点温度降为零。因此，当这种材料受到红外辐射而温度升高时，表面电荷将减少，相当于释放了一部分电荷，故称为热释电。将释放的电荷经放大器可转换为电压输出。这就是热释电传感器的工作原理。人体红外感应器04红外传感器的核心原件是热释电传感器，热释电传感器受红外线照射后，会产生热释电，经过放大器放大后，就可以输出电压变化。人体红外感应器04

热释电传感器不能探测恒定的红外辐射，因此在热释电传感器上增加了一个菲涅尔透镜，菲涅尔透镜除了能起到凸透镜的作用外，还能通过折射作用在感应区（防区）中形成明区（下图红色部分），暗区（下图白色部分），当入侵者穿过明区、暗区时，热释电传感器就可以检测到入侵。人体红外感应器04

如图是小米人体传感器结构图，主要包括三部分：光学系统（菲涅尔透镜）、热释电传感器（或称为红外传感器）及报警控制电路。人体红外感应器041、红外线传感器按红外线接收方式，可分为主动式和被动式。人体红外感应器分类人体红外感应器042、根据感应区（防区）的范围，可以分为：广角式和幕帘式人体红外感应器分类人体红外感应器041、人体感应，智控生活搭配智能设备使用联动，能智能探测人体或宠物移动。如安装在卫生间、走廊或者储物间，检测到有人时打开灯，人走后延迟关灯。人体红外传感器应用场景人体红外感应器04

2、安全守护，及时警戒

将人体红外安装在室内各个区域，当有人经过时通过手机或语音管家发出提醒。人体红外传感器应用场景人体红外感应器04

3、远程监测，场景联动

人体红外搭配其他智能设备，通过APP，进行产品连接设置，实现智能场景联动和信息记录。人体红外传感器应用场景04知识储备人体红外感应器1串口和并口的区别233十六进制数值04串口和并口的区别1、传输方式串口形容一下就是一条车道，而并口就是有8个车道同一时刻能传送8位（一个位元组）数据。但是并不是并口快，由于8位通道之间的互相干扰。传输时速度就受到了限制。而且当传输出错时，要同时重新传8个位的数据。串口没有干扰，传输出错后重发一位就可以了。所以要比并口快。04串口和并口的区别2、发展趋势并口传输的发展主要存在以下两个问题：(1)干扰问题。干扰产生的根本原因是由于传输速率太快，一般达到100M以上，信号线上传递的频率将超过100MHz。04串口和并口的区别(2)同步问题（最主要问题）

并行传输时，发送器是同时将8位信号电平加在信号线上，电信号虽然是以光速传输的，但仍有延迟，因此8位信号不是严格同时到达接受端，速率小时，由于每一字节在信号线上的持续时间较长，这种到达时间上的不同步并不严重，随着传输速率的增加，与8位信号到达时间的差异相比，每一字节的持续时间显得越来越短，最终导致前一字节的某几位与后一字节的几位同时到达接受端，这就造成了传输失败，而且随着信号线的加长这种现象还会越发严重，直至无法使用。04知识储备人体红外感应器1串口和并口的区别233十六进制数值04十六进制数值EX值指的是十六进制数值。十六进制（简写为hex或下标16）在数学中是一种逢16进1的进位制。一般用数字0到9和字母A到F（或a~f）表示，其中:A~F表示10~15，这些称作十六进制数字。04十六进制数值04十六进制数值职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务二使用串口实现数字量IO信号采集实验05任务实施打开人体传感器2导入必要的包和模块1获得4150数字模块DI的值3关闭串口4导入依赖包05importserialimporttime进行数字量人体传感器采集实验前，需要导入必要的模块，其中最关键的模块为pyserial。pyserial模块封装了python对串口的访问，为多平台的使用提供了统一的接口。串口通信是指外设和计算机间，通过数据信号线、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低。串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议。pyserial模块特性：在支持的平台上有统一的接口；能够访问串口设置；支持不同的字节大小、停止位、校验位和流控设置；可以忽略接收超时；拥有类似文件读写的API，用于读写指令，例如read和write，也支持readline等。在python中pyserial模块即为serial，importserial就能导入。05任务实施打开人体传感器2导入必要的包和模块1获得4150数字模块DI的值3关闭串口4打开人体传感器05ser=serial.Serial("/dev/ttyS0",baudrate=9600,timeout=0.5)print(ser.isOpen())print()print(ser.baudrate)print(ser.timeout)ser.close()serial.Serial(name,baudrate,timeout,bytesize,writeTimeout,port)参数说明:name:设备串口；baudrate:串口波特率；timeout:读超时时长；bytesize:字节大小；writeTimeout:写超时；port:读或者写端口。05任务实施打开人体传感器2导入必要的包和模块1获得4150数字模块DI的值3关闭串口4获得4150数字模块DI的值05ser=serial.Serial('/dev/ttyS0',baudrate=9600,timeout=0.2)ser.flushInput()ser.flushOutput()command='0101000000077DC8’cmd=bytes.fromhex(command)ser.write(cmd)data=ser.read(6)data=str(data.hex())

在RS485模块的通信中，传感器获得到的值通过RS485模块的DI口（DriverInput）输入。获取DI值等价于读取传感器的数值。Adam4150数字模块使用RS485接口，采用的通信协议是Modbus。而Modbus协议传输数据使用的是HEX形式的字符。本实验获取人体传感器DI值指令所对应的16进制为0101000000077DC8。若要获得传感器DI值，就要将command转换成HEX类型，再转换成bytes类型。通过ser.read()函数获取4150返回的数值保存到data中。在本实验中，返回的数值中有效位数为6位。串口设备的返回值也是bytes形式。为了方便人们读懂，需要进行转换。05任务实施打开人体传感器2导入必要的包和模块1获得4150数字模块DI的值3关闭串口4关闭串口05ser.close()为了防止串口被一直占用，在使用结束后需要关闭串口。使用ser.close()使串口关闭。职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务二使用串口实现数字量IO信号采集实验任务检查与评价06序号评价内容评价标准分值得分1知识运用（20%）掌握相关理论知识，理解本次任务要求，制定详细计划，计划条理清晰，逻辑正确（20分）20分

理解相关理论知识，能根据本次任务要求、制定合理计划（15分）了解相关理论知识，有制定计划（10分）无制定计划（0分）2专业技能（40%）完成打开串口、获取DI值、数据转换、关闭串口。（40分）40分

完成打开串口、获取DI值、数据转换。（30分）完成打开串口、获取DI值。（20分）完成打开串口。（10分）没有打开串口。（0分）3核心素养（20%）具有良好的自主学习能力、分析解决问题的能力、整个任务过程中有指导他人（20分）20分

具有较好的学习能力和分析解决问题的能力，任务过程中无指导他人（15分）能够主动学习并收集信息，有请教他人进行解决问题的能力（10分）不主动学习（0分）4课堂纪律（20%）设备无损坏、设备摆放整齐、工位区域内保持整洁、无干扰课堂秩序（20分）20分

设备无损坏、无干扰课堂秩序（15分）无干扰课堂秩序（10分）干扰课堂秩序（0分）总得分1、请参照评价标准完成自评和对其他小组的互评。2、各组请代表分析本组任务实施经验。职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与