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。

车位地磁检测器实验（霍尔传感器）

霍尔传感器介绍

图STYLEREF2\s1.1.SEQ图\*ARABIC\s21霍尔传感器

霍尔传感器是一种常用于测量磁场的传感器，根据其工作原理和应用需求，可以分为开关霍尔和线性霍尔两种类型。

开关霍尔传感器：通过检测磁场的变化来输出数字信号，其主要由霍尔元件和信号处理电路组成。当磁场达到一定强度时，霍尔元件内部的霍尔效应会导致电荷分布发生变化，从而产生一个电压信号，传感器将此信号转换为数字输出（通常是高电平或低电平）。常见用于磁门开关、位置检测、转速测量等需要二进制状态输出的应用。

线性霍尔传感器：也基于霍尔效应，但与开关霍尔不同，它能够提供关于磁场强度的线性输出。随着磁场的变化，线性霍尔传感器输出的电压信号呈现出与磁场强度成正比的关系。常见用于测量电机位置、磁场测量、磁导航等需要精确磁场信息的应用。

1.开关霍尔传感器（YS4913）简介

YS4913是一款基于混合信号CMOS技术的无极性霍尔开关，这款IC采用了先进的斩波稳定技术，因而能够提供准确而稳定的磁开关点。

在电路设计上，YS4913提供了一个内嵌的受控时钟机制来为霍尔器件和模拟信号处理电路提供时钟源，同时这个受控时钟机制可以发出控制信号使得消耗电流较大的电路周期性的进入“休眠”模式；同样通过这个机制，芯片被周期性的“唤醒”并且根据预定好的磁场强度阈值检测外界穿过霍尔器件磁场强度的大小。如果磁通密度高于“操作点”阈值或者低于