05-嵌入式技术综合创新应用开发平台-智能感知系统应用实验指导书.docxVIP

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嵌入式技术综合创新应用开发平台

——智能感知系统应用实验

前言

平台为车型移动机器人与实训沙盘结合的阶梯化新型教学载体，按照“项目引领、任务驱动”的教学模式，采用模块化、积木式设计理念，可根据不同教学实训需求进行功能模块单元组合完成不同开发难度、不同系统框架与功能实验实训系统的自主设计与搭建。平台支持选配与定制不同性能与开发难度的核心控制板(Arduino、MCS51、Cortex-M0/M3/M4/A7、FPGA、DSP、MSP430等)，系统标准功能单元支持汽车CAN总线通信，可完成真实汽车控制系统相关技术技能教学与实训。

平台可选配与定制多种传感器、执行器、自动识别及创新应用模块完成功能扩展。支持选配全系列物联网通信单元完成无线组网与智能互联，可接入多种云平台（百科荣创物联网云平台、百度天工、华为云、微信云等）完成云端数据交互与互联控制。平台支持视觉（图像分类、目标检测、图像分割）和语音两大典型AI方向应用开发，支持边缘智能和云端智能两类AI技术路线，可实现智能驾驶与车联网应用。本平台完全满足电子信息、嵌入式、物联网、人工智能、移动互联、机器人等电子信息大类专业核心课程日常教学、实践实训及竞赛创新使用。

本实验指导书主要对智能感知系统应用单元进行讲解，完成各种传感器的原理学习与驱动开发，同时为学生深入学习和应用提供了坚实的基础。实验内容注重过程，从知识点出发逐步深入到程序编写，不断积累编程经验提升技能水平。

本实验指导书虽然在主观上力求谨慎从事，但限于时间和编者的学识、经验，疏漏之处，在所难免。恳请广大读者不吝赐教以便今后修改提高。

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目录

TOC\o1-2\h\z\u第1章智能感知系统应用实验 1

1.1车位地磁检测器实验（霍尔传感器） 1

1.2火焰报警器实验（火焰检测传感器） 10

1.3人体感应器实验（红外热释电人体检测传感器） 16

1.4环境温湿度监测实验（温湿度传感器） 23

1.5I2C总线通信协议 31

1.6照度仪实验（光照度传感器） 38

1.7倒车雷达实验（超声波测距传感器） 45

1.8计步器实验（姿态传感器） 53

1.9测温枪实验（红外测温传感器） 61

1.10电子秤实验（压力传感器） 71

1.11光控开关实验（光敏电阻传感器） 79

1.12烟感报警器（烟雾浓度传感器） 84

1.13酒精测试仪（酒精浓度检测传感器） 90

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智能感知系统应用实验

本章主要对嵌入式扩展功能单元实验进行讲解，重点介绍各种传感器的原理和应用。此外，还详细讲解了STM32中的单总线、IIC和SPI等通信协议。

通过本章学习，能加深读者对传感器技术和嵌入式通信协议的理解，能够灵活运用这些知识进行嵌入式系统设计和开发，从而提高对嵌入式系统的综合理解和实践能力。

火焰报警器实验（火焰检测传感器）

火焰传感器介绍

图STYLEREF2\s1.2.SEQ图\*ARABIC\s21火焰检测传感器

火焰传感器是一种专门用于探测火源的传感器。火焰产生于各种燃烧过程，包括燃烧生成物、中间物、高温气体、碳氢物质以及无机物质，形成了由高温固体微粒构成的光亮区域。火焰的热辐射包含离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。尽管不同燃烧物的火焰辐射强度和波长分布存在差异，但总体来说，1～2μm近红外波长域对应火焰温度具有最大的辐射强度，例如汽油燃烧时的火焰辐射波长。

火焰传感器通过利用红外线对火焰非常敏感的特性来搜寻火源。这些传感器使用特制的红外线接收管检测火焰的存在，将火焰的亮度转化为高低变化的电平信号。这一信号随后输入中央处理器，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。火焰燃烧时产生的红外线能够被传感器高度敏感地检测到，因此，火焰传感器在搜寻火源方面表现出色。

除了用于检测火焰，火焰传感器也能用于监测光线的亮度，但其对火焰的特别灵敏性使其在火灾预警和安全系统中得到广泛应用。这种传感器的高灵敏性和可靠性使其在各种环境中都能快速、准确地探测到火源，从而及时采取必要的安全措施。

硬件设计

火焰检测传感器电路原理图

如下图所示，为火焰检测传感器的电路原理图，其中CON2为传感器的接入引脚，DO为传感器经LM393转换后的输出信号。

图STYLEREF2\s1.2.SEQ图\*ARABIC