树莓派基础实验19：光敏传感器实验

一、介绍

   该传感器实际上是一个光敏电阻，它随着光强的变化而改变其电阻，它可以用来制作光控开关。

---

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

★光敏传感器模块*1

★面包板*1

★跳线若干

三、实验原理

  随着光强度的增加，光敏电阻的电阻将降低，因此输出电压降低。由光敏电阻收集的模拟信号通过PCF8591转换为数字信号。然后将这些数字信号传输到树莓派并打印在屏幕上。

  光敏电阻传感器有两个LED指示灯。PWR-LED是电源指示灯。DO-LED是数字输出指示灯，当光弱时熄灭，DO输出高电平；当光强时灯亮，DO输出低电平。而判定光强弱的临界值可以通过旋转中间蓝色元件上的十字螺丝调节。

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

声音传感器模块	T型转接板	PCF8591模块
AO	*	AIN0
DO	G17	*
VCC	5V	VCC
GND	GND	GND

  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。

  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)

  若想深入学习模/数转换等模电知识，强烈推荐以下书籍，国外大学最经典模电教程，比国内教程生动有趣更易懂。扫码购买或者点击下面的链接。

《模拟电子基础》点击购买：https://u.dangdang.com/OIVk

  第4步： 编写控制程序。打印在屏幕上的有两个数据：GPIO.input(DO) 是数字输出信号，光强输出低电平，光弱输出高电平，而光强弱判定的临界值可以通过旋转十字螺丝调整；ADC.read(0)是光敏传感器的模拟信号输出，通过PCF8591A/D转换后得到的0~255的值，光强值低，光弱值高。

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

DO = 17
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

def setup():
	ADC.setup(0x48)
	GPIO.setup(DO, GPIO.IN)


def loop():
	status = 1
	while True:
		print '#######################'
		print 'Digital output: ',GPIO.input(DO)  #光强输出低电平，光弱输出高电平
		print 'Value: ', ADC.read(0)   #光强值低，光弱值高
		print '#######################'
		time.sleep(0.5)

if __name__ == '__main__':
	try:
		setup()
		loop()
	except KeyboardInterrupt: 
		pass