【Arduino】108種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-2 17:42

核心參數(shù)
MCU LGT8F328P
FLASH 32Kbytes
SRAM 2Kbytes
E2PROM 可配置為 0K/1K/2K/4K/8K(與FLASH共享)
PWM 8路
主頻 16MHz（最大32MHz）
ADC 6通道12位
DAC 1通道8位
UART 1路
SPI 有
TWI（I2C）有
GUID（全局設(shè)備號）有
內(nèi)部基準 1.024V/2.048V/4.096V ±0.5%
系統(tǒng)邏輯電平出廠5V（可以通過焊盤切換到3V3）
3V3最大輸出電流 500MA
PCB尺寸 50.8mmX25.4mm
引腳間距 ALPHA引腳標準
VIO 通訊電平輸入

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-2 17:49

內(nèi)核構(gòu)架
高性能低功耗8位RISC內(nèi)核
131條指令, 80%以上為單周期指令
32×8個通用工作寄存器
最大支持32MHz工作頻率
16位數(shù)字運算加上器(DSC)
存儲空間
32K字節(jié)片上可編程FLASH程序存儲器
2K字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM
可編程E2PROM模擬接口, 支持字節(jié)訪問
數(shù)字外設(shè)
2x 8位獨立預(yù)分頻定時器
2x 16位獨立預(yù)分頻定時器
最多9路PWM輸出, 支持互補可編程死區(qū)控制
可編程同步/異步串行接口(USART)
同步外設(shè)接口(SPI), 支持主從模式
雙線串行接口(IIC), 支持主從模式
可編程看門狗定時器(WDT)

模擬外設(shè)
12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)
可編程增益差分放大器
1.024V/2.048V/4.096V高精度內(nèi)部參考
2x 高速高精度模擬比較器
1x 8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)
集成32MHz高精度低溫漂RC振蕩器
集成32KHz低功耗RC振蕩器
6路大電流推挽驅(qū)動I/O, 支持高速PWM應(yīng)用
其他特性
SWD片上調(diào)試器
所有IO都支持外部中斷
上電復(fù)位與低電壓監(jiān)控電路
支持外部晶振輸入
掉電功耗: 1uA @ 3.3V
工作電壓: 1.8V ~ 5.5V
工作頻率: 0 ~ 32MHz
ESD： > 4KV
封裝： QFP32/48, QFN32/SSOP20

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-2 17:57

模塊電原理圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-2 19:21

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-2 19:59

為保險起見，還是安裝了合泰HT42B534-1 的USB驅(qū)動

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-2 20:00

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-2 20:09

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-2 20:15

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-2 20:18

/*
【Arduino】66種傳感器模塊系列實驗（78）
實驗七十八： LGT8F328P LQFP32 MiniEVB開發(fā)板模塊
點亮板載燈
*/
void setup()
{
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-2 20:21

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-2 20:22

本帖最后由 eagler8 于 2019-8-3 09:34 編輯

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 07:39

實驗七十九：模擬灰度傳感器（反射式光電模塊）

灰度
灰度使用黑色調(diào)表示物體,即用黑色為基準色，不同的飽和度的黑色來顯示圖像。每個灰度對象都具有從 0%（白色）到100%（黑色）的亮度值。使用黑白或灰度掃描儀生成的圖像通常以灰度顯示。使用灰度還可將彩色圖稿轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量黑白圖稿。在這種情況下，Adobe Illustrator 放棄原始圖稿中的所有顏色信息；轉(zhuǎn)換對象的灰色級別（陰影）表示原始對象的亮度。將灰度對象轉(zhuǎn)換為 RGB 時，每個對象的顏色值代表對象之前的灰度值。也可以將灰度對象轉(zhuǎn)換為 CMYK 對象。自然界中的大部分物體平均灰度為18%。在物體的邊緣呈現(xiàn)灰度的不連續(xù)性，圖像分割就是基于這個原理。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 08:24

灰度色
所謂灰度色，就是指純白、純黑以及兩者中的一系列從黑到白的過渡色。我們平常所說的黑白照片、黑白電視，實際上都應(yīng)該稱為灰度照片、灰度電視才確切。灰度色中不包含任何色相，即不存在紅色、黃色這樣的顏色。灰度的通常表示方法是百分比，范圍從0%到100%。Photoshop中只能輸入整數(shù)，在Illustrator和GoLive允許輸入小數(shù)百分比。注意這個百分比是以純黑為基準的百分比。與RGB正好相反，百分比越高顏色越偏黑，百分比越低顏色越偏白。

在計算機領(lǐng)域中，灰度（Gray scale）數(shù)字圖像是每個像素只有一個采樣顏色的圖像。這類圖像通常顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度，盡管理論上這個采樣可以任何顏色的不同深淺，甚至可以是不同亮度上的不同顏色。灰度圖像與黑白圖像不同，在計算機圖像領(lǐng)域中黑白圖像只有黑白兩種顏色，灰度圖像在黑色與白色之間還有許多級的顏色深度。但是，在數(shù)字圖像領(lǐng)域之外，“黑白圖像”也表示“灰度圖像”，例如灰度的照片通常叫做“黑白照片”。在一些關(guān)于數(shù)字圖像的文章中單色圖像等同于灰度圖像，在另外一些文章中又等同于黑白圖像。灰度圖像經(jīng)常是在單個電磁波頻譜如可見光內(nèi)測量每個像素的亮度得到的。

用于顯示的灰度圖像通常用每個采樣像素8 bits的非線性尺度來保存，這樣可以有256種灰度（8bits就是2的8次方=256）。這種精度剛剛能夠避免可見的條帶失真，并且非常易于編程。在醫(yī)學(xué)圖像與遙感圖像這些技術(shù)應(yīng)用中經(jīng)常采用更多的級數(shù)以充分利用每個采樣10或12 bits的傳感器精度，并且避免計算時的近似誤差。在這樣的應(yīng)用領(lǐng)域流行使用16 bits即65536個組合（或65536種顏色）。灰度最高相當(dāng)于最高的黑，就是純黑。灰度最低相當(dāng)于最低的黑，也就是“沒有黑”，那就是純白。雖然灰度共有256級，但是由于Photoshop的灰度滑塊只能輸入整數(shù)百分比，因此實際上從灰度滑塊中只能選擇出101種(0%也算一種)灰度。大家可以在灰度滑塊中輸入遞增的數(shù)值然后切換到RGB滑塊察看，可以看到：0%的灰度RGB數(shù)值是255,255,255；1%灰度的RGB數(shù)值是253,253,253；2%灰度RGB值為250,250,250。也就是說，252,252,252這樣的灰度是無法用Photoshop的灰度滑塊選中的。相比之下Illustrator的灰度允許輸入兩位小數(shù)，使得選色的精確性大大提高了。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 09:33

灰度傳感器是模擬傳感器，與Arduino 傳感器擴展板v5.0結(jié)合使用，可以感知地面或桌面不同的顏色而產(chǎn)生相應(yīng)的信號，可實現(xiàn)與顏色有相關(guān)的互動作品，也可以作為巡線小車的巡線傳感器或者足球機器人的場地灰度識別。電源需要和控制器一致，通常為3.3V或5V。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 10:18

規(guī)格參數(shù)
工作電壓：3.3V或5V
工作電流：< 20mA
工作溫度范圍：－10℃～＋70℃
探測分辨率：10%
接口類型：模擬信號輸出
尺寸大小：24mm x 21mm
重量大小：3g

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 10:52

模塊電原理圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 11:08

工作原理
灰度傳感器包括一個白色高亮發(fā)光二極管和一個光敏電阻，由于發(fā)光二極管照射到灰度不同的紙張上返回的光是不同的，光敏電阻接收到返回的光，根據(jù)光的強度不同，光敏電阻的阻值也不同，從而實現(xiàn)灰度值的測試。基于半導(dǎo)體的光電效應(yīng)原理所開發(fā)的光線與灰度傳感器，其主要部件為光電晶體管。在有效的檢測距離內(nèi)，發(fā)光二極管發(fā)出白光，照射在檢測面上，檢測面反射部分光線，光電晶體管電阻隨光的強度增加而減小，通過和電阻串聯(lián)，輸出電阻的分壓值，便能將變化的光信號變換為變化的電氣信號，并從模擬口輸出，板上的LED可以用來調(diào)試。例如：LED的光照在不同顏色的材料上，通過觀察光傳感器讀取的值的范圍，來制作顏色識別器或者循跡小車。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 11:22

編程原理
灰度傳感器共引出三個引腳，分別是電源正Vcc、電源地GND、信號端OUT，實際使用時可以直接將傳感器連接到 Arduino 控制器的模擬接口，例如模擬口 A0，給 Arduino 通電后，傳感器白色高亮 LED 亮起，將傳感器扣放在灰度不同的紙張上，通過 Arduino 控制器自帶的 AD 轉(zhuǎn)換進行數(shù)據(jù)的讀取，然后通過串口打印出測量的模擬量即可。

發(fā)光二極管與1K電阻串聯(lián)，發(fā)光二極管作為光源，照射在檢測物體上，1K電阻起限流作用。光敏電阻與10K電阻串聯(lián)，光敏電阻具有光越強阻值越小的特性。當(dāng)發(fā)光二極管照在白色物體上時，白色物體反射所有光，亮度強，光敏電阻阻值小，分壓小，out點輸出的電壓值高；當(dāng)發(fā)光二極管照在黑色物體上時，黑色物體吸收所有光，亮度弱，光敏電阻阻值大，分壓大，out點輸出的電壓值低。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 11:54

/*
【Arduino】66種傳感器模塊系列實驗（79）
實驗七十九：模擬灰度傳感器（反射式光電模塊）
OUT——A0 讀取串口灰度模擬數(shù)值
板載燈——D13
*/
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(A0, INPUT);
}
void loop()
{
int val;
val=analogRead(0);
Serial.println(val,DEC);
delay(1000);
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 12:04

程序效果
當(dāng)你檢測到不同灰度值時，反饋回此時的測量值。如下圖所示，此圖是當(dāng)灰度傳感器檢測到85%的灰度值，串口反饋回來的數(shù)據(jù)示意圖。實測白色（灰度高）數(shù)值為800多，黑色（低灰度）數(shù)值大約400多。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 12:10

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 13:29

/*
【Arduino】66種傳感器模塊系列實驗（79）
實驗七十九：模擬灰度傳感器（反射式光電模塊）
OUT——A0
板載燈——D13
程序之二，控制板載燈，低灰度時燈暗，反之燈亮
*/
int Led = 13;
int buttonpin = A0;
int val;
void setup()
{
pinMode(Led, OUTPUT);
pinMode(buttonpin, INPUT);
}
void loop()
{
val = digitalRead(buttonpin);
if (val == HIGH)
{
digitalWrite(Led, HIGH);
}
else
{
digitalWrite(Led, LOW);
}
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 14:01

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 14:03

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 14:04

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 14:19

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 14:24

實驗八十： ov7670攝像頭模塊30W采集拍照模組（替OV7725）

OV7670圖像傳感器，體積小、工作電壓低，提供單片VGA攝像和影像處理器的所有功能。通過SCCB總線控制，可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率8位影響數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品VGA圖像最高達到30幀/秒。用戶可以完全控制圖像質(zhì)量、數(shù)據(jù)格式和傳輸方式。所有圖像處理功能過程包括伽瑪曲線、白平衡、飽和度、色度等都可以通過SCCB接口編程。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 14:36

模塊參數(shù)
30W像素 OV7670 攝像頭模組
感光陣列 640X480
IO電壓 2.5V to 3.0V(內(nèi)部LDO給核供電1.8V)
功耗工作 60mW/15fpsVGAYUV
休眠<20μA
溫度操作-30℃到70℃
穩(wěn)定工作 0℃到50℃
輸出格式（8位） YUV/YCbCr4:2:2 RGB565/555/444 GRB4:2:2 Raw RGB Data
光學(xué)尺寸 1/6"
視場角 67°
最大幀率 30fps VGA
靈敏度 1.3V/(Lux-sec)
信噪比 46 dB
動態(tài)范圍5 2 dB
瀏覽模式逐行
電子曝光 1行到510行
像素面積 3.6 μm x 3.6 μm
暗電流 12 mV/s at 60℃
封裝尺寸：3785um*4235um

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 14:59

模塊功能
1、高靈敏度適合低照度應(yīng)用
2、低電壓適合嵌入式應(yīng)用
3、標準的SCCB接口，兼容IIC接口
4、支持VGA，CIF，和從CIF到40*30的各種尺寸
5、VarioPixel 子采樣方式
6、降噪自動調(diào)節(jié)
7、ISP具有消除噪音和壞點補償功能
8、支持閃光燈、LED燈和氙燈
9、支持圖像縮放
10、鏡頭失光補償
11、50/60Hz自動檢測
12、飽和度自動調(diào)節(jié)（UV調(diào)整）
13、邊緣增強自動調(diào)節(jié)
14、自動影響控制功能包括：自動曝光控制、自動增益控制、自動白平衡，自動消除燈光條紋、自動黑電平校準。圖像質(zhì)量控制包括色飽和度、色相、伽瑪、銳度和ANTI_BLOOM

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 15:27

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 15:39

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 16:05

引腳定義
3V3-----輸入電源電壓（推薦使用3.3，5V也可，但不推薦）
GDN-----接地點
SIO_C---SCCB接口的控制時鐘（注意：部分低單片機需要上拉控制，和I2C接口類似）
SIO_D---SCCB接口的串行數(shù)據(jù)輸入（出）端（注意：部分低單片機需要上拉控制，和I2C接口類似）
VSYNC---幀同步信號（輸出信號）
HREF----行同步信號（輸出信號，一般可以不適用，特殊情況使用）
D0-D7---數(shù)據(jù)端口（輸出信號）
RESTE---復(fù)位端口（正常使用拉高）
PWDN----功耗選擇模式（正常使用拉低）
STROBE—拍照閃光控制端口（正常使用可以不需要）
FIFO_RCK---FIFO內(nèi)存讀取時鐘控制端
FIFO_WR_CTR----FIFO寫控制端(1為允許CMOS寫入到FIFO，0為禁止)
FIFO_OE----FIFO關(guān)斷控制
FIFO_WRST—FIFO寫指針復(fù)位端
FIFO_RRST—FIFO讀指針復(fù)位端

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 18:14

OV7670攝像頭模塊30W采集拍照模組

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 18:31

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 18:40

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 18:42

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 18:46

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-3 18:48

ID:347384 · 發(fā)表于 2019-8-3 22:06

謝謝樓主，太牛了，排版得非常好。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-8-4 09:19

OV7670攝像頭模塊實驗接線圖，沒找到4.7K電阻，都用10K了。一天之內(nèi)學(xué)習(xí)和了解這么多的東西，完全沒有頭緒，這實驗肯定失敗的，沒想到太復(fù)雜了，不抱什么希望試試看吧。

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【Arduino】108種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）