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【Arduino】108种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)

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1841#
ID:513258 发表于 2019-8-19 20:52 | 只看该作者

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1842#
ID:513258 发表于 2019-8-19 20:58 | 只看该作者

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1843#
ID:513258 发表于 2019-8-19 20:59 | 只看该作者

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1844#
ID:513258 发表于 2019-8-20 07:26 | 只看该作者
实验九十五:pulsesensor光学心率脉搏生物模拟传感器(XD-58C)

脉搏传感器是用来测试心跳速率的传感器,学生、艺术家、运动员、创造者、游戏或者移动终端开发人员,可以开发出和心率有关的互动作品。传感器可以戴在手指或者耳垂上,通过互联线可以与Arduino相连。它还有一个开源的app程序,可以实时的把心率用图线显示出来。实质是一款集成了放大电路和噪声消除电路的光学心率传感器。




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1845#
ID:513258 发表于 2019-8-20 07:32 | 只看该作者
脉搏(英语:Pulse)
为人体表可触摸到的动脉搏动。人体循环系统由心脏、血管、血液所组成,负责人体氧气、二氧化碳、养分及废物的运送。血液经由心脏的左心室收缩而挤压流入主动脉,随即传递到全身动脉。动脉为富有弹性的结缔组织与肌肉所形成管路。当大量血液进入动脉将使动脉压力变大而使管径扩张,在体表较浅处动脉即可感受到此扩张,即所谓的脉搏。正常人的脉搏和心跳是一致的。正常成人为60到100次/分,常为每分钟70-80次,平均约72次/分。老年人较慢,为55到60次/分。脉搏的频率受年龄和性别的影响,胎儿每分钟110—160次,婴儿每分钟120-140次,幼儿每分钟90-100次,学龄期儿童每分钟80-90次。

脉搏即动脉搏动,脉搏频率即脉率。正常人脉率规则,不会出现脉搏间隔时间长短不一的现象。正常人脉搏强弱均等,不会出现强弱交替的现象。另外,运动和情绪激动时可使脉搏增快,而休息,睡眠则使脉搏减慢。成人脉率每分钟超过100次,称为心动过速;每分钟低于60次,称为心动过缓。临床上有许多疾病,特别是心脏病可使脉搏发生变化。因此,测量脉搏对病人来讲是一个不可缺少的检查项目。中医更将切脉作为诊治疾病的主要方法。心动周期中,由于心室收缩和舒张的交替进行脉管发生周期性扩张和回位的搏动。病情危重,特别是临终前脉搏的次数和脉率都会发生明显的变化。脉搏的变化也是医生对病人诊断的其中一项依据。




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1846#
ID:513258 发表于 2019-8-20 09:00 | 只看该作者
光电式脉搏传感器的原理
光学脉搏波传感器的原理是通过检测绿色LED发出的光随血管容积的变化,光的吸收量也发生变化,从而得到了脉搏波。根据郎伯-比尔(lamber-beer)定律,物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比,当恒定波长的光照射到人体组织上时,通过人体组织吸收、反射衰减后测量到的光强在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征。脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的,在人体指尖,组织中的动脉成分含量高,而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄,透过手指后检测到的光强相对较大,因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织,其中非血液组织的光吸收量是恒定的,而在血液中,静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的,可以忽略,因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的,那么在恒定波长的光源的照射下,通过检测透过手指的光强可以间接测量到人体的脉搏信号。





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1847#
ID:513258 发表于 2019-8-20 09:10 | 只看该作者


脉搏传感器
指的是用于检测脉搏相关信号的传感器。脉搏指的是动脉搏动,脉搏传感器即是用来检测动脉搏动时产生的压力变化,将之转换成可以被更直观观察和检测的电信号。脉搏传感器按照输出方式有模拟输出、数字输出两种。按照采集信号的方式主要可以分为压电式、压阻式、光电式等三种。其中压电式和压阻式通过微压力型的材料(压电片、电桥等)将脉搏跳动的压力过程转换为信号输出。光电式脉搏传感器则通过反射或对射式的方式,将血管在脉搏跳动过程中透光率的变化转换为信号输出。脉搏传感器主要应用在医疗设备、教学设备,教学实训等领域,如血氧测量、心率监测、中医脉象诊断等等。脉搏传感器按照输出方式有模拟输出、数字输出两种。按照采集信号的方式主要可以分为压电式、压阻式、光电式等三种,其中光电式多数为红外光。红外脉搏传感器,利用特定波长红外线(典型的有570、870um)对血管末端血液微循环产生的血液容积的变化的敏感特性,检测由于心脏的跳动,引起指尖的血液中血氧蛋白含量变化,经过信号放大、调整等电路处理后,可以输出同步于脉搏跳动的脉冲信号,从而计算出脉率,也可以输出反映指尖血容积变化的完整的脉搏波波形信号。主要应用于临床上脉率的测量、监测和脉搏波的病理分析。还可计算血氧饱和度。

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1848#
ID:513258 发表于 2019-8-20 09:26 | 只看该作者
一般用绿光-- 红光作为测量光源
早起多数采用红光为光源,随着进一步的研究和对比,绿光作为光源得到的信号更好,信噪比也比其他光源好些,所以现在大部分穿戴设备采用绿光为光源。但是考虑到皮肤情况的不用(肤色、汗水),高端产品会根据情况自动使用换绿光、红光和IR多种光源。绿光作为光源的几个特点:

       1. 皮肤的黑色素会吸收大量波长较短的波
       2. 皮肤上的水份也会吸收大量的UV和IR部分的光
       3. 进入皮肤组织的绿光(500nm)-- 黄光(600nm)大部分会被红细胞吸收
       4. 红光和接近IR的光相比其他波长的光更容易穿过皮肤组织
       5. 血液要比其他组织吸收更多的光
       6. 相比红光,绿(绿-黄)光能被氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白吸收






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1849#
ID:513258 发表于 2019-8-20 10:51 | 只看该作者
PulseSensor 是一款用于脉搏心率测量的光电反射式模拟传感器。将其佩戴于 手指或耳垂等处,通过导线连接可将采集到的模拟信号传输给 Arduino 等单片 机用来转换为数字信号,再通过 arduino 单片机简单计算后就可以得到心率数 值,此外还可将脉搏波形上传到电脑上显示波形。PulseSensor 是一款开源硬 件,目前国外官网上已有其对应的 arduino 程序和上位机 Processing 程序, 其适用于心率方面的科学研究和教学演示,也非常适合用于二次开发。



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1850#
ID:513258 发表于 2019-8-20 11:25 | 只看该作者
模块参数
电路板直径:16mm
电路板厚度:1.6mm(普通 PCB 板厚度)
LED 峰值波长:515nm
供电电压:3.3v 或 5v 均可
输出信号类型:模拟信号
输出信号大小:0~3.3v(3.3v 电源)或 0~5v(5v 电源)




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1851#
ID:513258 发表于 2019-8-20 11:39 | 只看该作者

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1852#
ID:513258 发表于 2019-8-20 11:55 | 只看该作者
  1. /*
  2. 【Arduino】108种传感器模块系列实验(95)
  3. 实验九十五:pulsesensor光学心率脉搏生物模拟传感器
  4. */

  5. int ledPin = 13;
  6. int sensorPin = 0;

  7. double alpha = 0.75;
  8. int period = 20;
  9. double change = 0.0;

  10. void setup()
  11. {
  12. pinMode(ledPin, OUTPUT);
  13. Serial.begin(115200);
  14. }

  15. void loop()
  16. {
  17. static double oldValue = 0;
  18. static double oldChange = 0;
  19. int rawValue = analogRead(sensorPin);
  20. double value = alpha * oldValue + (1 - alpha) * rawValue;
  21. Serial.println(value);

  22. oldValue = value;
  23. delay(period);
  24. delay(10);
  25. }
复制代码


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1853#
ID:513258 发表于 2019-8-20 12:07 | 只看该作者

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1854#
ID:513258 发表于 2019-8-20 12:32 | 只看该作者


注意事项
1、保持指尖与传感器接触良好
2、不要太用力按, 否则血液循环不畅会影响测量结果
3、保持镇静, 测量时身体不要过多移动,这个会影响测量结果
4、不要用冰凉的手指进行测试,因为血液循环不好会让测量结果不准确
5、本模块515nm 的波长适合采集皮肤表微动脉的搏动信号(比如手指),而手腕处的动脉采集到的信号很小,不是很理想,建议可以考虑更改放大倍数或者振动类的传感器。

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1855#
ID:513258 发表于 2019-8-20 12:55 | 只看该作者

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1856#
ID:513258 发表于 2019-8-20 12:56 | 只看该作者

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1857#
ID:513258 发表于 2019-8-20 13:25 | 只看该作者

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1858#
ID:513258 发表于 2019-8-20 13:26 | 只看该作者

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1859#
ID:513258 发表于 2019-8-20 16:52 | 只看该作者
37款传感器与模块的提法,在网络上广泛流传,其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和模块,依照实践(动手试试)出真知的理念,以学习和交流为目的,这里准备逐一做做实验,不管能否成功,都会记录下来---小小的进步或是搞不掂的问题,希望能够抛砖引玉。


实验九十六: 433M无线发射接收模块 超再生防盗报警无线模组





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1860#
ID:513258 发表于 2019-8-20 17:23 | 只看该作者
超再生
是一种直放式接收机,是利用正反馈原理,把经过放大了的信息回馈到输入端,再放大、循环,信号本身不经过变频,直接进行处理,具有电路简单、灵敏度高、体积小,成本低等优点,也有灵敏度不稳定、选择性差、抗干扰能力差等缺点。所谓直放,是与超外差技术相对应的。也就是说信号本身不经过变频,直接进行处理。

与超外差技术相比,超再生技术有如下优点:
1、电路简单,最简单的接收机只需1个晶体管即可完成从高放、检波、功放的所有功能。
2、灵敏度高。
3、体积小,成本低。
它的主要缺点是:
1、灵敏度在全波段不稳定,起伏较大,所以主要适合作固定频率接收机。
2、选择性差、抗干扰能力差。
3、频率稳定性差,易产生频率漂移。
4、近距接收时易产生阻塞。



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1861#
ID:513258 发表于 2019-8-20 17:53 | 只看该作者


433m无线模块
433MHz无线收发模组,采用高频射频技术,因此也叫RF433射频小模块。其由全数字科技生产的单IC射频前端与ATMEL的AVR单片机组成,可高速传输数据信号的微型收发信机,对无线传输的数据进行打包、检错、纠错处理。元器件都采用工业级标准,工作稳定可靠,体积小便于安装。适用于安全报警、无线自动抄表、家居及工业自动化、远端遥控、无线数传等等广泛领域。

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1862#
ID:513258 发表于 2019-8-20 18:12 | 只看该作者

发射模块
1、通讯方式:调幅AM
2、工作频率:315MHz/433MHz
3、频率稳定度:±75kHz
4、发射功率:≤500mW
5、静态电流:≤0.1μA
6、发射电流:3~50mA
7、工作电压:DC 3~12V
8、发射头(采用2SC3357三极管)

特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体,而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差,即使采用高品质微调电容,温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。发射模块未设编码集成电路,而增加了一只数据调制三极管Q1,这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口,而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。比如用PT2262或者SM5262等编码集成电路配接时,直接将它们的数据输出端第17脚接至数据模块的输入端即可。

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1863#
ID:513258 发表于 2019-8-20 18:39 | 只看该作者
发射模块具有较宽的工作电压范围3~12V,当电压变化时发射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。当发射电压为3V时,空旷地传输距离约20~50米,发射功率较小,当电压5V时约100~200米,当电压9V时约300~500米,当发射电压为12V时,为最佳工作电压,具有较好的发射效果,发射电流约60毫安,空旷地传输距离700~800米,发射功率约500毫瓦。当电压大于12V时功耗增大,有效发射功率不再明显提高。这套模块的特点是发射功率比较大,传输距离比较远,比较适合恶劣条件下进行通讯。天线最好选用25厘米长的导线,远距离传输时最好能够竖立起来,因为无线电信号传输时收很多因素的影响,所以一般实用距离只有标称距离的一半甚至更少,这点需要开发时注意。

数据模块采用ASK方式调制,以降低功耗,当数据信号停止时发射电流降为零,数据信号与发射模块输入端可以用电阻或者直接连接而不能用电容耦合,否则发射模块将不能正常工作。数据电平应接近数据模块的实际工作电压,以获得较高的调制效果。
发射发射模块最好能垂直安装在主板的边缘,应离开周围器件5mm以上,以免受分布参数影晌。模块的传输距离与调制信号频率及幅度,发射电压及电池容量,发射天线,接收机的灵敏度,收发环境有关。一般在开阔区最大发射距离约800米,在有障碍的情况下,距离会缩短,由于无线电信号传输过程中的折射和反射会形成一些死区及不稳定区域,不同的收发环境会有不同的收发距离。



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1864#
ID:513258 发表于 2019-8-20 18:43 | 只看该作者

超再生接收模块
体积:30x13x8毫米
主要技术指标:
1、通讯方式:调幅AM
2、工作频率:315MHz/433MHz
3、频率稳定度:±200kHz
4、接收灵敏度:-106dBm
5、静态电流:≤5mA
6、工作电流:≤5mA
7、工作电压:DC 5V
8、输出方式:TTL电平

接收模块的工作电压为5伏,静态电流4毫安,它为超再生接收电路,接收灵敏度为-105dbm,接收天线最好为25~30厘米的导线,最好能竖立起来。接收模块本身不带解码集成电路,因此接收电路仅是一种组件,只有应用在具体电路中进行二次开发才能发挥应有的作用,这种设计有很多优点,它可以和各种解码电路或者单片机配合,设计电路灵活方便。

这种电路的优点在于:
1、天线输入端有选频电路,而不依赖1/4波长天线的选频作用,控制距离较近时可以剪短甚至去掉外接天线
2、输出端的波形在没有信号比较干净,干扰信号为短暂的针状脉冲,而不象其它超再生接收电路会产生密集的噪声波形,所以抗干扰能力较强。
3、模块自身辐射极小,加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用,可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。
4、采用带骨架的铜芯电感将频率调整到315M后封固,这与采用可调电容调整接收频率的电路相比,温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改善。可调电容调整精度较低,只有3/4圈的调整范围,而可调电感可以做到多圈调整。可调电容调整完毕后无法封固,因为无论导体还是绝缘体,各种介质的靠近或侵入都会使电容的容量发生变化,进而影响接收频率。另外未经封固的可调电容在受到振动时定片和动片之间发生位移;温度变化时热胀冷缩会使定片和动片间距离改变;湿度变化因介质变化改变容量;长期工作在潮湿环境中还会因定片和动片的氧化改变容量,这些都会严重影响接收频率的稳定性,而采用可调电感就可解决这些问题,因为电感可以在调整完毕后进行封固,绝缘体封固剂不会使电感量发生变化。

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1865#
ID:513258 发表于 2019-8-20 18:51 | 只看该作者


433M无线发射接收模块
发射模块可和市场上固定码、学习码的同频率接收模块任意配套使用,可配套本店无线接收模块使用。声表稳频、性能稳定、工作电压范围宽、产品一致性好、性价比高。超再生接收模块采用LC振荡电路,内含放大整形,输出的数据信号为TTL电平,可直接至解码器,使用极为方便,并且价格低廉。接收模块有较宽的接收带宽,一般为±10MHz,出厂时一般调在315MHz或433.92MHZ(如有特殊要求可调整频率,频率的调整范围为266MHz~433MHz)。

模块应用
遥控开关、接收模块、摩托车、汽车防盗产品、家庭防盗产品、电动门、卷帘门、窗、遥控插座、遥控LED、遥控音响、遥控电动门、遥控车库门、遥控伸缩门、遥控卷闸门、平移门、遥控开门机、关门机等门控系统、遥控窗帘、报警主机、报警器、遥控摩托车、遥控电动车、遥控MP3等。

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1866#
ID:513258 发表于 2019-8-20 20:06 | 只看该作者
使用备注
1、VCC电压要与模块工作电压一致,且要做好电源滤波;
2、天线对模块的接收效果影响很大,最好接1/4波长的天线,一般采用50欧姆单芯导线,天线的长度433M的约为17cm;
3、天线位置对模块接收效果亦有影响,安装时,天线尽可能伸直,远离屏蔽体,高压,及干扰源的地方;使用时接收频率、解码方式及振荡电阻应与发射匹配。
4、收发模块都需要外接天线,不然信号距离只有几厘米。




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1867#
ID:513258 发表于 2019-8-20 20:21 | 只看该作者

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1868#
ID:513258 发表于 2019-8-20 20:23 | 只看该作者

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1869#
ID:513258 发表于 2019-8-20 21:48 | 只看该作者
  1. /*
  2. 【Arduino】108种传感器模块系列实验(96)
  3. 实验九十六: 433M无线发射接收RF模块 超再生防盗报警无线模组
  4. 1、工具-管理库-搜索“RCSwitch”库-安装
  5. 2、发射模块
  6. VCC GND   DATA- arduino D6脚
  7. 3、接收模块
  8. VCC GND   DATA- arduino D2脚
  9. */

  10. #include <RCSwitch.h>

  11. RCSwitch myFa = RCSwitch();//定义发送端
  12. RCSwitch myShou = RCSwitch();//定义接收端
  13. unsigned long i = 0; //注意,这里的数据类型,不能用int

  14. void setup(){
  15.    myFa.enableTransmit(6);//发送端接6号口(或其它口)
  16.    myShou.enableReceive(0);//接收端接中断0(中断0为Arduino的2口)
  17.   Serial.begin(9600);//打开串口调试
  18. }

  19. void loop(){
  20.   i = i+1;
  21.   myFa.send(i, 24);//发送端发送数据,i为数字
  22.   if (myShou.available()) {
  23.       int value = myShou.getReceivedValue();//接收端获取数据
  24.       if (value != 0) {
  25.           Serial.println(i);
  26.       }
  27.       myShou.resetAvailable();//接收端重设活动状态
  28.   }
  29.   delay(1000);
  30. }
复制代码


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1870#
ID:513258 发表于 2019-8-20 21:54 | 只看该作者

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1871#
ID:513258 发表于 2019-8-20 21:56 | 只看该作者

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1872#
ID:513258 发表于 2019-8-21 15:14 | 只看该作者
  1. /*
  2. 【Arduino】108种传感器模块系列实验(96)
  3. 实验九十六: 433M无线发射接收RF模块 超再生防盗报警无线模组
  4. 1、搜索“VirtualWire”库并安装
  5. 2、发射模块  VCC GND   DATA- arduino D12脚
  6. 3、LED 接D13
  7. */

  8. #include <VirtualWire.h>

  9. void setup()
  10. {
  11.     Serial.begin(9600);    // Debugging only
  12.     Serial.println("setup"); // Prints "Setup to the serial monitor"

  13.     vw_set_tx_pin(12);          // Sets pin D12 as the TX pin
  14.     vw_set_ptt_inverted(true);  // Required for DR3100
  15.     vw_setup(4000);         // Bits per sec
  16. }

  17. void loop()
  18. {
  19.     const char *msg = "hello";   // Message to be sent
  20.     digitalWrite(13, true);      // Flash a light to show transmitting
  21.     vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg)); //Sending the message
  22.     vw_wait_tx(); // Wait until the whole message is gone
  23.     digitalWrite(13, false);   // Turn the LED off.
  24.     delay(50);                 // A short gap.
  25. }
复制代码


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1873#
ID:513258 发表于 2019-8-21 15:19 | 只看该作者

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1874#
ID:513258 发表于 2019-8-21 15:24 | 只看该作者
  1. /*
  2. 【Arduino】108种传感器模块系列实验(96)
  3. 实验九十六: 433M无线发射接收RF模块 超再生防盗报警无线模组
  4. 1、搜索“VirtualWire”库并安装
  5. 2、接收模块  VCC GND   DATA- arduino D12脚
  6. */

  7. #include <VirtualWire.h>
  8. int count;

  9. void setup()
  10. {
  11.     Serial.begin(9600);  // Debugging only
  12.     Serial.println("setup"); //Prints "Setup" to the serial monitor
  13.     vw_set_rx_pin(12);       //Sets pin D12 as the RX Pin
  14.     vw_set_ptt_inverted(true); // Required for DR3100
  15.     vw_setup(4000);      // Bits per sec
  16.     vw_rx_start();       // Start the receiver PLL running
  17. }

  18. void loop()
  19. {
  20.     uint8_t buf[VW_MAX_MESSAGE_LEN];
  21.     uint8_t buflen = VW_MAX_MESSAGE_LEN;
  22.     if (vw_get_message(buf, &buflen)) // Non-blocking
  23.     {
  24.   int i;
  25.         digitalWrite(13, true);  // Flash a light to show received good message
  26.   // Message with a good checksum received, dump it.
  27.   Serial.print("Got: ");
  28.   
  29.   for (i = 0; i < buflen; i++)
  30.   {
  31.             char c = (buf[i]);
  32.             Serial.print(c);
  33.       Serial.print(" ");
  34.   }
  35.         count++;
  36.        // Serial.print(count);
  37.   Serial.println("");
  38.         digitalWrite(13, false);
  39.     }
  40. }
复制代码


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1875#
ID:513258 发表于 2019-8-21 15:26 | 只看该作者

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1876#
ID:513258 发表于 2019-8-21 15:43 | 只看该作者

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1877#
ID:513258 发表于 2019-8-21 16:22 | 只看该作者
37款传感器与模块的提法,在网络上广泛流传,其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和模块,依照实践出真知(一定要动手做)的理念,以学习和交流为目的,这里准备逐一动手试试做实验,不管成功与否,都会记录下来---小小的进步或是搞不定的问题,希望能够抛砖引玉。

【Arduino】108种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)


实验九十七: 0.96寸I2C IIC通信128*64显示器 OLED液晶屏模块





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1878#
ID:513258 发表于 2019-8-21 16:35 | 只看该作者


OLED(OrganicLight-Emitting Diode)
又称为有机电激光显示、有机发光半导体(OrganicElectroluminesence Display,OLED)。OLED属于一种电流型的有机发光器件,是通过载流子的注入和复合而致发光的现象,发光强度与注入的电流成正比。OLED在电场的作用下,阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动,分别向空穴传输层和电子传输层注入,迁移到发光层。当二者在发光层相遇时,产生能量激子,从而激发发光分子最终产生可见光。一般而言,OLED可按发光材料分为两种:小分子OLED和高分子OLED(也可称为PLED)。OLED是一种利用多层有机薄膜结构产生电致发光的器件,它很容易制作,而且只需要低的驱动电压,这些主要的特征使得OLED在满足平面显示器的应用上显得非常突出。OLED显示屏比LCD更轻薄、亮度高、功耗低、响应快、清晰度高、柔性好、发光效率高,能满足消费者对显示技术的新需求。全球越来越多的显示器厂家纷纷投入研发,大大的推动了OLED的产业化进程。

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1879#
ID:513258 发表于 2019-8-21 16:53 | 只看该作者

OLED结构
由基板、阴极、阳极、空穴注入层(HIL)、电子注入层(EIL)、空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL)、电子阻挡层(EBL)、空穴阻挡层(HBL)、发光层(EML)等部分构成。其中,基板是整个器件的基础,所有功能层都需要蒸镀到器件的基板上;通常采用玻璃作为器件的基板,但是如果需要制作可弯曲的柔性OLED器件,则需要使用其它材料如塑料等作为器件的基板。阳极与器件外加驱动电压的正极相连,阳极中的空穴会在外加驱动电压的驱动下向器件中的发光层移动,阳极需要在器件工作时具有一定的透光性,使得器件内部发出的光能够被外界观察到;阳极最常使用的材料是ITO。空穴注入层能够对器件的阳极进行修饰,并可以使来自阳极的空穴顺利的注入到空穴传输层;空穴传输层负责将空穴运输到发光层;电子阻挡层会把来自阴极的电子阻挡在器件的发光层界面处,增大器件发光层界面处电子的浓度;发光层为器件电子和空穴再结合形成激子然后激子退激发光的地方;空穴阻挡层会将来自阳极的空穴阻挡在器件发光层的界面处,进而提高器件发光层界面处电子和空穴再结合的概率,增大器件的发光效率;电子传输层负责将来自阴极的电子传输到器件的发光层中;电子注入层起对阴极修饰及将电子传输到电子传输层的作用;阴极中的电子会在器件外加驱动电压的驱动下向器件的发光层移动,然后在发光层与来自阳极的空穴进行再结合。



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1880#
ID:513258 发表于 2019-8-21 16:56 | 只看该作者


发光原理
OLED器件的发光过程可分为:电子和空穴的注入、电子和空穴的传输、电子和空穴的再结合、激子的退激发光。具体为:
(1)电子和空穴的注入。处于阴极中的电子和阳极中的空穴在外加驱动电压的驱动下会向器件的发光层移动,在向器件发光层移动的过程中,若器件包含有电子注入层和空穴注入层,则电子和空穴首先需要克服阴极与电子注入层及阳极与空穴注入层之间的能级势垒,然后经由电子注入层和空穴注入层向器件的电子传输层和空穴传输层移动;电子注入层和空穴注入层可增大器件的效率和寿命。关于OLED器件电子注入的机制还在不断的研究当中,目前最常被使用的机制是穿隧效应和界面偶极机制。
(2)电子和空穴的传输。在外加驱动电压的驱动下,来自阴极的电子和阳极的空穴会分别移动到器件的电子传输层和空穴传输层,电子传输层和空穴传输层会分别将电子和空穴移动到器件发光层的界面处;与此同时,电子传输层和空穴传输层分别会将来自阳极的空穴和来自阴极的电子阻挡在器件发光层的界面处,使得器件发光层界面处的电子和空穴得以累积。
(3)电子和空穴的再结合。当器件发光层界面处的电子和空穴达到一定数目时,电子和空穴会进行再结合并在发光层产生激子。
(4)激子的退激发光。在发光层处产生的激子会使得器件发光层中的有机分子被活化,进而使得有机分子最外层的电子从基态跃迁到激发态,由于处于激发态的电子极其不稳定,其会向基态跃迁,在跃迁的过程中会有能量以光的形式被释放出来,进而实现了器件的发光。




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