利用传感器—单片机—智能终端模式开展光电检测课程教学的应用探索

陈钢 王栋

摘要：利用压力传感器获取握力大小，单片机进行数据采集，蓝牙模块通讯，手机App终端显示握力大小，制作了一个智能蓝牙握力器。该方法作为光电检测类课程的一个新的尝试，将各个部分的知识联系在一起，又和当前物联网技术紧密联系，对提高学生学习的熱情和兴趣，以及能力的培养有一定的帮助。对传统的光电检测、光电传感技术等课程的教学起到一定的借鉴作用。

关键词：光电检测;单片机;蓝牙通讯;智能终端

1.引言

光电技术类课程是光电类专业的必修课，课程的内容涉及面广，是一类综合性强的课程。对学生来说，许多概念和应用无法体会和理解，也很难将之前学到的相关知识融会贯通在一起。而学好这类课程在学生考研面试、找工作面试中会让学生有出色的表现。

利用Wifi、蓝牙、窄带物联网、4G等技术，可以将生活中很多东西连进网络，从而实现智能监测、远程控制，如智能电饭煲，智能打印机，运动手环等，这些就是物联网的基本思想。在传统的光电检测中，测量都是不联网的，只能现场测量，使用具有一定的局限性。将探测器和网络连接起来，就可以实现远程测量、连续检测、数据保存及分析等智能化的检测技术。

本文利用光电检测及物联网思想，通过在单片机上连接压力传感器、蓝牙模块，再通过设计机械结构，构成一个握力器，设计了一款可以用手机检测测量结果的蓝牙智能握力器。实现随时测量，数据及时保存及分析的智能握力器。

2.硬件设备

系统主要分五个部分组成：数据采集模块、AD转换芯片HX711、单片机STC89C52、蓝牙通信模块、手机客户端。其中AD转换芯片HX711对传感器采集到的模拟量进行AD转换，转换后的数据送到单片机进行处理，最后由蓝牙通信模块将处理信息发送至手机客户端接收。

图1是实验中用到的压力测量探测器，就是常见的电子秤中的压力传感器[1]，该传感器属于压阻式压力传感器，测量范围根据不同需求可以自由选择，本实验测量范围5Kg。图2 是一种常见的蓝牙通讯模块BT-06，作为一种主从一体的模块，它既可以向其他蓝牙设备发出配对请求，又可以接收到其他蓝牙设备发出的配对请求。而且它的价格十分低廉，十分适合本课题中压力传感器的蓝牙发射端的使用。

3.软件设计

软件设计分为底层单片机程序和上层App程序。单片机程序主要包括数据采集[2]、蓝牙串口通讯[3]，数据采集利用AD转换芯片HX711，可以直接获取采集到的压力数据，有一些单片机程序开发基础或者C语言基础都可以在原程序的基础上进行开发和改进。App的开发可能稍显复杂，有一定C语言或Java语言基础，开发基于Android系统的App还是容易上手的，也可以利用别人开发好的串口调试助手来测试。

4.实验结果

实验结果如图3所示，手机能够接收到从握力器中读取的数据，且能够随着握力的增大而收到不断变化的数值。

5.小结

将探测器、单片机、蓝牙通信、手机APP有机的结合在一起，实现了压力传感数据采集和智能终端的显示，对现代化的光电检测起到了很好的演示作用，该过程简单易学，成本较低，适宜在各类光电检测技术等课程中进行演示推广。

参考文献：

[1]孙慧卿，郭志友. 压力传感器及误差补偿[J].传感器世界，2002（03）：14-16.

[2]王爱华，陈佳佳. 单片机实验教学改革探讨[J].赤子，2017，（31）：92.

[3]符鹤，周忠华，彭智朝.蓝牙技术的原理及其应用[J].微型电脑应用，2006（07）：60-61+6.

作者简介：陈钢（1975-），男，陕西西安人，研究生，副教授，研究方向为电磁场理论，光电检测技术。