【Arduino】108种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）

ID:513258 · 发表于 2019-7-5 17:01

ID:513258 · 发表于 2019-7-5 17:04

ID:513258 · 发表于 2019-7-5 17:06

ID:513258 · 发表于 2019-7-5 17:08

ID:513258 · 发表于 2019-7-5 18:08

ID:513258 · 发表于 2019-7-5 18:10

ID:513258 · 发表于 2019-7-5 18:38

/*
【Arduino】66种传感器模块系列实验（48）
实验四十八：GY-291 数字三轴重力加速度倾斜度模块（IIC/SPI传输）
实验代码之三
*/
#include <Wire.h>
#define Register_ID 0
#define Register_2D 0x2D
#define Register_X0 0x32
#define Register_X1 0x33
#define Register_Y0 0x34
#define Register_Y1 0x35
#define Register_Z0 0x36
#define Register_Z1 0x37
int ADXAddress = 0xA7 >> 1;
int reading = 0;
int val=0;
int X0,X1,X_out;
int Y0,Y1,Y_out;
int Z1,Z0,Z_out;
double Xg,Yg,Zg;
void setup()
{
Wire.begin();
Serial.begin(9600);
delay(100);
Wire.beginTransmission(ADXAddress);
Wire.write(Register_2D);
Wire.write(8);
Wire.endTransmission();
}
void loop()
{
Wire.beginTransmission(ADXAddress);
Wire.write(Register_X0);
Wire.write(Register_X1);
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(ADXAddress,2);
if(Wire.available()<=2)
{
X0 = Wire.read();
X1 = Wire.read();
X1=X1<<8;
X_out=X0+X1;
}
Wire.beginTransmission(ADXAddress);
Wire.write(Register_Y0);
Wire.write(Register_Y1);
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(ADXAddress,2);
if(Wire.available()<=2)
{
Y0 = Wire.read();
Y1 = Wire.read();
Y1=Y1<<8;
Y_out=Y0+Y1;
}
Wire.beginTransmission(ADXAddress);
Wire.write(Register_Z0);
Wire.write(Register_Z1);
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(ADXAddress,2);
if(Wire.available()<=2)
{
Z0 = Wire.read();
Z1 = Wire.read();
Z1=Z1<<8;
Z_out=Z0+Z1;
}
Xg=X_out;
Yg=Y_out;
Zg=Z_out;
Serial.print("X= ");
Serial.print(Xg);
Serial.print(" ");
Serial.print("Y= ");
Serial.print(Yg);
Serial.print(" ");
Serial.print("Z= ");
Serial.print(Zg);
Serial.println(" ");
delay(200);
}

复制代码

ID:513258 · 发表于 2019-7-5 18:41

ID:513258 · 发表于 2019-7-5 18:43

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 15:51

实验四十九：有源蜂鸣器报警器发声模块（低电平触发）

压电陶瓷片
压电陶瓷片，俗称蜂鸣片。压电陶瓷片是一种电子发音元件，在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料，当在两片电极上面接通交流音频信号时，压电片会根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来。压电陶瓷片由于结构简单造价低廉，被广泛的应用于电子电器方面如：玩具，发音电子表，电子仪器，电子钟表，定时器等方面。超声波电机就是利用相关的性质制成的。

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 16:13

工作原理
当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器，所谓叫双压电晶片元件，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。基于以上作用，便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 16:32

压电蜂鸣器
是一种电声转换器件。将压电材料粘贴在金属片上，当压电材料和金属片两端施加上一个电压后，因为逆压电效应，蜂鸣片就会产生机械变形而发出声响。压电材料有多种，用在蜂鸣片上的压电材料通常是高压极化后的压电陶瓷片。压电式蜂鸣器通常呈圆形，由压电陶瓷片、引线和共鸣腔组成。而中间的压电陶瓷片又由金属镀层、陶瓷片、胶水、金属片构成。从电学角度来看，压电陶瓷可以简化为一个电感和一个电容的串联模型。压电式蜂鸣器具有体积小、灵敏度高、耗电省、可靠性好，造价低廉的特点和良好的频率特性。因此它广泛应用于各种电器产品的报警、发声用途。最常见的莫过于音乐贺卡、电子手表、袖珍计算器、电子门铃和电子玩具等小型电子用品上作发声器件。

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 16:42

主要优点
　　1、因无可动触点部分，因此寿命长、可靠性高，连续使用可达10000小时以上，是半永久性的器件
　　2、不产生飞弧或者射频噪声，对其他线路无干扰
　　3、不会因松动而引起大的振动
　　4、用电子线路控制，所以能发出多种悦耳的声音及模拟声、断续声。音色纯正，不易被噪声所覆盖
　　5、用电压激励，所以消耗电流小，一般在20mA以下，不会超过100mA
　　6、小型大音量。音量可达到70分贝/20cm，而元件厚度仅为1mm以下
　　7、工作温度范围宽
　　8、便于安装，而且无电磁线圈和动圈，不必担心绝缘恶化，并无漏电的可能

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 17:07

有源压电蜂鸣器
是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。有源蜂鸣器的优点是，程序控制方便。

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 17:12

如何区分有源和无源蜂鸣器
大家要了解有源和无源这里的“源”不是指电源，而是指震荡源。也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫。而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K~5K的方波去驱动它。有源蜂鸣器往往比无源的贵，就是因为里面多个震荡电路。实际是指驱动方式分类，有源驱动和无源驱动，有源蜂鸣器又称为直流蜂鸣器，其内部已经包含了一个多谐振荡器，只要在两端施加额定直流电压即可发声，具有驱动、控制简单的特点，但价格略高。无源蜂鸣器又称为交流蜂鸣器，内部没有振荡器，需要在其两端施加特定频率的方波电压（注意并不是交流，即没有负极性电压）才能发声，具有可靠、成本低、发声频率可调整等特点。

外观上看
两种蜂鸣器好像一样，但仔细看，两者的高度略有区别，有源蜂鸣器a，高度为9mm，而无源蜂鸣器b的高度为8mm。如将两种蜂鸣器的引脚郡朝上放置时，可以看出有绿色电路板的一种是无源蜂鸣器，没有电路板而用黑胶封闭的一种是有源蜂鸣器。

万用表测电阻区别
用万用表电阻档Rxl档测试:用黑表笔接蜂鸣器 "+"引脚，红表笔在另一引脚上来回碰触，如果触发出咔、咔声的且电阻只有8Ω(或16Ω)的是无源蜂鸣器;如果能发出持续声音的，且电阻在几百欧以上的，是有源蜂鸣器。同时有源蜂鸣器直接接上额定电源(新的蜂鸣器在标签上都有注明)就可连续发声;而无源蜂鸣器则和电磁扬声器一样，需要接在音频输出电路中才能发声。

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 17:22

有源蜂鸣器模块（低电平触发）

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 17:40

模块电原理图

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 17:43

模块描述
1 模块采用S8050三极管驱动
2 工作电压3.3V-5V
3 设有固定螺栓孔，方便安装
4 小板PCB尺寸：3.2cm * 1.3cm
5 当I/O口输入低电平时，蜂鸣器发声

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 17:47

模块接口说明（3线制）
1 VCC 外接3.3V-5V电压（可以直接与5v单片机和3.3v单片机相连）
2 GND 外接GND
3 I/O （out）外接Arduino数字端口

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 17:50

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 18:51

/*
【Arduino】66种传感器模块系列实验（49）
实验四十九：有源蜂鸣器报警器发声模块（低电平触发）
按键按下发声，LED亮暗反转
*/
#define LED 13
#define KEY 2
#define BUZZER 3
int KEY_NUM = 0;
void setup() {
pinMode(LED,OUTPUT);
pinMode(KEY,INPUT_PULLUP);
pinMode(BUZZER,OUTPUT);
digitalWrite(BUZZER,HIGH);
}
void loop() {
ScanKey();
if(KEY_NUM==1)
{
digitalWrite(LED,!digitalRead(LED));
}
}
void ScanKey()
{
KEY_NUM = 0;
if(digitalRead(KEY)==LOW)
{
delay(20);
if(digitalRead(KEY)==LOW)
{
KEY_NUM=1;
buzzer_Di();
while(digitalRead(KEY)==LOW);
}
}
}
void buzzer_Di()
{
digitalWrite(BUZZER,LOW);
delay(100);
digitalWrite(BUZZER,HIGH);
}

复制代码

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 18:56

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 19:12

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 19:20

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 19:59

实验五十：W25Q64 64Mbit FLASH外扩存储模块（SPI接口）

W25X64
该系列是华邦公司推出的大容量SPI FLASH 产品，W25X64 的容量为 64Mbit(8M)，该系列还有 W25Q80/16/32 等W25X16、W25X32、W25X64分别有8192、16384、32768个可编程页，每页256字节，用扇区擦除指令每次可以擦除16页，用块擦除指令每次可以擦除256页，用整片擦除指令既可以擦除整个芯片，W25X16、W25X32、W25X64分别有512、1024、2048个可擦除扇区,或者32、64、128个可擦除的块。W25Q64 的擦写周期多达 10W 次，具有 20 年的数据保存期限，支持电压为 2.7~3.6V，W25Q64 支持标准的 SPI，还支持双输出/四输出的 SPI，最大 SPI 时钟可以到 80Mhz（双输出时相当于 160Mhz，四输出时相当于 320M）。

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 20:05

SPI总线
SPI，是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。SPI是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。上升沿到来的时候，sdo上的电平将被发送到从设备的寄存器中。下降沿到来的时候，sdi上的电平将被接收到主设备的寄存器中。

SPI总线是Motorola公司推出的三线同步接口，同步串行3线方式进行通信:一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO;用于 CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。SPI主要特点有:可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 20:23

SPI 数据速率一般在1到70MHz的范围内，字长为从8位及12位到这两个值的倍数。数据传输一般由数据交换构成。在主控制器向从设备发送数据时，从设备也向主控制器发送数据。因此主控制器的内部移位寄存器和从设备都采用环形设置。在数据交换之前，主控制器和从设备会将存储器数据加载至它们的内部移位寄存器。收到时钟信号后，主控制器先通过MOSI线路时钟输出其移位寄存器的MSB。同时从设备会读取位于SIMO的主控器第一位元，将其存储在存储器中，然后通过SOMI时钟输出其MSB。主控制器可读取位于MISO的从设备第一位元，并将其存储在存储器中，以便后续处理。整个过程将一直持续到所有位元完成交换，而主控器则可让时钟空闲并通过/SS 禁用从设备。

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 20:27

在 SPI 中，主控制器可与单个或多个从设备通信。如果是一个单从设备，从设备选择信号可连接至从设备的本地接地电位，实现永久接入。对使用多个从设备的应用，可使用两种配置：独立从设备与菊花链从设备。要与从设备单独通信，主控制器必须提供多重从设备选择信号。该配置通常用于必须单独访问多个模数转换器 (ADC) 及数模转换器 (DAC) 的数据采集系统中。菊花链从设备只需要主控制器提供一个从设备选择信号，因为这种配置要求所有从设备同时启用，以确保数据不间断地流经该链路中的所有移位寄存器。典型应用是工业 I/O 模块中的级联多通道输入串行器与输出驱动器。注意，菊花链连接不一定适用于所有的SPI设备，特别是要求多字节传输的（比如存储器芯片）设备。另外，要对外设芯片的数据表进行仔细分析，确定能对它做什么而不能做什么。如果芯片的数据表中没有明确提到菊花链连接，那么该芯片不支持这种连接的几率为50%。

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 20:39

W25Q64FWSSIG参数
功能数量 1 端子数量 8
最大工作温度 85 Cel
最小工作温度 -40 Cel
最大供电/工作电压 1.95 V
最小供电/工作电压 1.65 V
额定供电电压 1.8 V
最大时钟频率 104 MHz
加工封装描述 0.208 INCH, GREEN, SOIC-8 状态 ACTIVE 工艺 CMOS
包装形状 SQUARE
包装尺寸 SMALL OUTLINE
表面贴装 Yes
端子形式 GULL WING
端子间距 1.27 mm
端子位置 DUAL
包装材料 PLASTIC/EPOXY
温度等级 INDUSTRIAL
内存宽度 1 组织 64M X 1
存储密度 6.41E7 deg
操作模式 SYNCHRONOUS
位数 6.41E7 words
位数 64M
内存IC类型 FLASH 1.8V PROM
串行并行 SERIAL

ID:513258 · 发表于 2019-7-7 20:44

ID:513258 · 发表于 2019-7-8 09:04

W25Q64引脚
CS：CS为片选管脚，低电平有效。上电之后，在执行一条新的指令之前，必须让/CS管脚先有一个下降沿。
DO（MISO）：DO为串行数据输出引脚，在CLK（串行时钟）管脚的下降沿输出数据。
WP：WP为写保护管脚，有效电平为低电平。高电平可读可写，低电平仅仅可读。
DI（MOSI）：DI为串行数据输入引脚，数据、地址和命令从DI引脚输入到芯片内部，在CLK（串行时钟）管脚的上升沿捕获捕获数据。
CLK（SLCK）：CLK为串行时钟引脚。SPI时钟引脚，为输入输出提供时钟脉冲。
HOLD：HOLD为保持管脚，低电平有效。当CS为低电平，并且把HOLD拉低时，数据输出管脚将保持高阻态，并且会忽略数据输入管脚和时钟管脚上的信号。把HOLD管脚拉高，器件恢复正常工作。
VCC:电源2.7V~3.6V。
GND：地。

W25Q64内部框架图

ID:513258 · 发表于 2019-7-8 09:11

W25Q64操作原理
通过SPI接口，用标准的SPI协议发送相应指令给flash，然后flash根据命令进行各种相关操作。

W25Q64常用操作命令

ID:282095 · 发表于 2019-7-8 09:40

涨知识了

ID:513258 · 发表于 2019-7-8 09:56

W25Q64 64Mbit FLASH外扩存储模块

ID:513258 · 发表于 2019-7-8 11:13

ID:513258 · 发表于 2019-7-8 11:26

ID:513258 · 发表于 2019-7-8 11:28

鹏博士PBs 发表于 2019-7-8 09:40
涨知识了

谢谢老师的鼓励！

ID:513258 · 发表于 2019-7-8 14:26

模块接口定义
CS：为片选信号脚---D10
DI（MOSI）：为串行数据输入引脚----D11
DO（MISO）：为串行数据输出引脚---D12
CLK（SLCK）：SPI总线---D13
VCC: 电源3.3V
GND：接地

ID:513258 · 发表于 2019-7-8 14:32

奈何师傅的实验代码

/*
【Arduino】66种传感器模块系列实验（50）
实验五十：W25Q64 64Mbit FLASH外扩存储模块（SPI接口）
Arduino 的 uno 引脚
CS----------10
MOSI（DI）---11
MISO（DO）---12
CLK---------13
VCC 3.3V
*/
#include <SerialFlash.h>
#include <SPI.h>
// 文件大小
#define FSIZE 256
// 文件名
const char *filename = "Eagler8.txt";
// 文件内容
const char *contents = "The groundbreaking Intel Curie module expands the possibilities of what tech can do.";
// 片选引脚
const int FlashChipSelect = 10;
void setup() {
Serial.begin(9600);
while (!Serial) ;
delay(500);
// 初始化SPI Flash芯片
SerialFlash.begin(FlashChipSelect);
// 如果文件已存在，则输出提示
// 如果文件不存在，则创建文件并写入
if(SerialFlash.exists(filename)) {
Serial.println("File " + String(filename) + " already exists");
}
else {
Serial.println("Creating file " + String(filename));
SerialFlash.create(filename, FSIZE);
// 新建SerialFlashFile对象用于文件操作
SerialFlashFile file;
file = SerialFlash.open(filename);
file.write(contents, strlen(contents) + 1);
Serial.println("String \"" + String(contents) + "\" written to file " + String(filename));
}
}
void loop() {
}

复制代码

ID:513258 · 发表于 2019-7-8 14:36

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