树莓派基础实验15:电位器传感器实验

时间:2022-07-25
本文章向大家介绍树莓派基础实验15:电位器传感器实验,主要内容包括其使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。

一、介绍

   电位器(Potentiometer)是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时,在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。

  电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可视作一可变电阻器,由于它在电路中的作用是获得与输入电压(外加电压)成一定关系的输出电压,因此称之为电位器。


二、组件

★Raspberry Pi主板*1

★树莓派电源*1

★40P软排线*1

★PCF8591模数转换器模块*1

★电位器传感器模块*1

★双色LED灯模块*1

★双色LED模块*1

★面包板*1

★跳线若干

三、实验原理

电位器传感器

电位器模块原理图

  在本实验中,PCF8591用于读取电位计的模拟值,并将值的大小转化成相应大小的模拟电压值,输出到LED,来控制LED的亮度,就好像用旋钮控制台灯亮度一样。   将电位器的引脚SIG(OUT)连接到PCF8591的引脚AIN0。将双色LED的引脚R或引脚G连接到PCF8591的引脚AOUT。旋转电位器旋钮,观察LED的亮度变化。

四、实验步骤

第1步:连接电路。

树莓派

T型转接板

PCF8591模块

SDA

SDA

SDA

SCL

SCL

SCL

5V

5V

VCC

GND

GND

GND

电位器模块

T型转接板

PCF8591模块

SIG(OUT)

*

AIN0

VCC

5V

VCC

GND

GND

GND

双色LED模块

T型转接板

PCF8591模块

R

*

AOUT

G

*

*

GND

GND

GND

电位器传感器实验电路图

电位器传感器实验实物接线图

第2步:PCF8591模块采用的是I2C(IIC)总线进行通信的,但是在树莓派的镜像中默认是关闭的,在使用该传感器的时候,我们必须首先允许IIC总线通信。

打开I2C总线通信

第3步:开始编程。这里先编写一个PCF8591.py库文件,后面再编写一个python程序引入这个库文件。   PCF8591.py库文件就是PCF8591模块的程序,单独编写是为了便于重用。在这个脚本中,我们使用了一个放大器用于模拟输入和一个LED灯用于模拟输出,模拟输入不能超过3.3V!   该程序也可以单独运行,用于测试3个电阻模块的功能。需用短路帽连接AIN0和INPUT0(电位计模块),连接AIN1和INPUT1(光敏电阻模块),以及连接AIN2和INPUT2(热敏电阻模块)。   连接LED灯,AIN0(模拟输入0)端口用于接收来自电位计模块的模拟信号,AOUT(模拟输出)用于将模拟信号输出到双色LED模块,以便改变LED的亮度。   PCF8591的详细内容请查看树莓派基础实验12:PCF8591模数转换器实验

#!/usr/bin/env python
#------------------------------------------------------
#
#       您可以使用下面语句将此脚本导入另一个脚本:
#           “import PCF8591 as ADC”                
#   
#   ADC.Setup(Address)  # 查询PCF8591的地址:“sudo i2cdetect -y 1”
# i2cdetect  is  a  userspace  program to scan an I2C bus for devices.
# It outputs a table with the list of detected devices on the specified bus.
#   ADC.read(channal)   # Channal范围从0到3 
#   ADC.write(Value)    # Value范围从0到255
#
#------------------------------------------------------
#SMBus (System Management Bus,系统管理总线) 
import smbus   #在程序中导入“smbus”模块
import time

# for RPI version 1, use "bus = smbus.SMBus(1)"
# 0 代表 /dev/i2c-0, 1 代表 /dev/i2c-1 ,具体看使用的树莓派那个I2C来决定
bus = smbus.SMBus(1)         #创建一个smbus实例

#在树莓派上查询PCF8591的地址:“sudo i2cdetect -y 1”
def setup(Addr):
    global address
    address = Addr

def read(chn): #channel
    if chn == 0:
        bus.write_byte(address,0x40)   #发送一个控制字节到设备
    if chn == 1:
        bus.write_byte(address,0x41)
    if chn == 2:
        bus.write_byte(address,0x42)
    if chn == 3:
        bus.write_byte(address,0x43)
    bus.read_byte(address)         # 从设备读取单个字节,而不指定设备寄存器。
    return bus.read_byte(address)  #返回某通道输入的模拟值A/D转换后的数字值

def write(val):
    temp = val  # 将字符串值移动到temp
    temp = int(temp) # 将字符串改为整数类型
    # print temp to see on terminal else comment out
    bus.write_byte_data(address, 0x40, temp) 
    #写入字节数据,将数字值转化成模拟值从AOUT输出

if __name__ == "__main__":
    setup(0x48) 
 #在树莓派终端上使用命令“sudo i2cdetect -y 1”,查询出PCF8591的地址为0x48
    while True:
        print '电位计   AIN0 = ', read(0)   #电位计模拟信号转化的数字值
        print '光敏电阻 AIN1 = ', read(1)   #光敏电阻模拟信号转化的数字
        print '热敏电阻 AIN2 = ', read(2)   #热敏电阻模拟信号转化的数字值
        tmp = read(0)
        tmp = tmp*(255-125)/255+125 
# 125以下LED不会亮,所以将“0-255”转换为“125-255”,调节亮度时灯不会熄灭
        write(tmp)
        time.sleep(2)

   第4步:编写电位器控制程序。转动电位器的轴,你可以看到屏幕上打印的值从0(最小)变为255(最大)。LED灯逐渐变得更亮。

#!/usr/bin/env python
import PCF8591 as ADC
import time

def setup():
    ADC.setup(0x48)

def loop():
    status = 1
    while True:
        print 'Value:', ADC.read(0)  
 #读取AIN0通道上模拟信号转化成数字信号的值,范围是0~255
        Value = ADC.read(0)  #值越大,LED灯越亮
        outvalue = map(Value,0,255,120,255)
        ADC.write(outvalue)
#为AOUT模拟输出,写入数字信号值(范围0~255),会转化为相应的模拟电压输出
#但是当outvalue的值在120以下时,LED灯就基本熄灭了,所以需要map()函数转换一下
        time.sleep(0.2)
def destory():
    ADC.write(0)
    
def map(x,in_min,in_max,out_min,out_max):
#将范围是0~255的输入值转化成范围120~255的输出值
#这样转化方式也能提高控制LED亮度的精度
    return (x-in_min) * (out_max-out_min) / (in_max - in_min) +out_min
    
if __name__ == '__main__':
    try:
        setup()
        loop()
    except KeyboardInterrupt: 
        destory()