玩转Mixly之ESP32的数字\模拟输入模块

2025年4月2日 3点热度 0人点赞

输入模块分为数字输入与模拟输入。

数字输入的有触碰模块、火焰模块、循迹模块、霍尔传感器。模拟输入的有旋钮电位器、水蒸气传感器、光线传感器。

下面我们依次讲解每一个模块,以及用处。

触碰模块

触碰模块是一种能够感知物体触碰的电子设备,它可以将物理触碰转换为电信号,从而实现对物体触碰的检测和控制。触碰模块广泛应用于各种电子设备中,如智能手机、平板电脑、智能家居设备等。

触碰模块的工作原理

触碰模块的工作原理主要基于电容感应、电阻感应和表面声波感应等多种技术。其中,电容式触碰模块因其灵敏度高、反应速度快、功耗低等优点,成为目前应用最广泛的一种。

触碰模块的发展趋势

随着科技的不断进步和创新,相信未来触碰模块将在更多领域展现出其独特的魅力和价值。例如,ICMAN触摸感应芯片方案采用先进的电容感应技术,能够精确检测和识别触碰动作,广泛应用于各种领域,包括智能家居家电、汽车电子、工业控制、户外设备等。此外,P0916VB触点输入模块的工作原理基于触点信号的检测与转换,广泛应用于工业自动化、过程控制、楼宇自动化、消防报警等领域。

总的来说,触碰模块作为人机交互的重要接口之一,在现代社会中发挥着越来越重要的作用。通过了解触碰模块的工作原理、应用和类型,我们可以更好地理解和应用这一技术,为我们的生活带来更多的便捷和乐趣。

我们用的是如下图这一款触碰模块。

然后进入写代码部分。

首先,打开我们的Mixly2.0RC4。

通过左右按键,找到我们的Arduino ESP32。

双击打开

在模块分类区找到“输入/输出”。在“输入/输出”里面找到“数字输入”并拖到编程区。

然后在模块分类区找到“串口”。在“串口”里面找到画红色方框的两个并拖到编程区。

然后在模块分类区找到“控制”,然后把画框的两个也拖到编程区。

然后按照下图将图形进行修改和连接。

然后在功能菜单区找到编译跟上传,先编译,再上传。

上传之后就会看到下面输出的都是数字“0”,当前面的被触碰到一定的角度,就会变成数字“1”。

代码区的意思是:先将串口进行初始化,波特率设为9600,然后再循环执行串口输出12管脚的值,等待1秒钟(1000毫秒)。输出的数为“1”,则是触碰模块被触碰,为“0”时,则为触碰模块未被触碰。

触碰模块的代码除了能检测触碰以外还能检测什么呢?

答:还可以检测火焰、霍尔、循迹。但是不是所有的都是感应到输出为“1”的。下面我们就一起来看一下。

火焰传感器

火焰传感器是一种专门用于检测火源的传感器,它可以快速、准确地检测到周围环境中火源的存在,并在检测到火源时发出警报,以便及时采取措施进行火灾扑救。火焰传感器的工作原理通常基于光学检测技术,当火焰燃烧时,会产生一些特定波长的光线,这些光线可以被称为“火焰光谱”。火焰传感器利用光电效应,将这些特定波长的光线转换成电信号,从而检测火焰的存在。

随着技术的不断进步,未来的火焰传感器将集成更多智能算法,提高在复杂环境下的识别能力,并与物联网技术深度融合,实现更高效、更智能的火灾预警和防控体系。

当代码,端口不变时,火焰传感器检测到火的时候输出“0”,未检测到火的时候输出“1”。

霍尔传感器

霍尔传感器概述

霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁传感器,它能够检测磁场的存在和变化,并将其转换为电信号输出。霍尔效应是指当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差。

霍尔传感器的工作原理

霍尔传感器的工作原理基于霍尔效应。当电流通过霍尔元件时,如果在垂直于电流的方向上施加一个磁场,那么在霍尔元件的两侧就会产生一个电势差,这个电势差与磁场的强度成正比。霍尔传感器通过测量这个电势差来检测磁场的存在和变化。

霍尔传感器的发展趋势

随着技术的发展,霍尔传感器的性能不断提升,应用领域也在不断扩大。未来,霍尔传感器将更加智能化、微型化和多功能化,以满足不同领域的需求。

当代码、端口不变时,霍尔传感器检测到磁场的时候输出“0”,未检测到磁场的时候输出“1”。

循迹模块

LM393是一种双极型集电极跟随器,主要用于线性应用,如电压跟随、电流放大等,并非特别适合用于基于红外对管的循迹系统。如果要设计一个基于红外对管的循迹电路,通常会使用专门的红外传感器模块,比如IRrecv(接收端)和IRled(发射端),配合LM393作为信号处理的一部分。

在这个场景下,一般步骤如下:

1. 红外发射:红外LED发出一连串的红外脉冲,通常是周期性的,用于追踪特定类型的反射红外光(例如反射器或黑色条纹)。

2. 红外接收:IRrecv捕获反射回来的红外信号,它会根据接收到的强度变化检测是否有物体靠近。

3. 信号处理:LM393将接收到的微弱电信号转换成较强的电压信号,然后这个信号会被送到处理器(如Arduino或单片机)。

4. 数据解析:通过比较LM393输出的电压,处理器判断红外反射的情况,确定机器人或车辆的运动方向(比如更接近反射器就向反方向移动)。

5. 闭环控制:根据解析的结果调整电机或其他机械结构,让设备沿着预设路径跟踪。

当代码、端口不变时,循迹传感器收到信号的时候输出“1”,未检测到磁场的时候输出“0”。

接下来就是模拟输入。

模拟输入的有旋钮电位器、水蒸气传感器、光线传感器。

旋钮电位器

旋钮传感器是一种能够检测旋钮旋转角度的传感器,广泛应用于家用电器、工业控制等领域。以下是旋钮传感器的一些基本信息:旋钮传感器通常基于霍尔效应传感器来检测旋转角度。例如,TI(德州仪器)提供的3D线性霍尔效应传感器可以测量三个方向的磁场,并可以通过板载CORDIC计算器计算任意两个轴上的角度,使微控制器(MCU)能够直接读取角度。这种传感器可以克服传统机械旋钮和旋转编码器的缺点,如体积大、不美观、易磨损和受环境干扰等问题

在模块分类区找到“输入/输出”。在“输入/输出”里面找到“模拟输入”并拖到编程区。

然后在模块分类区找到“串口”。在“串口”里面找到画红色方框的两个并拖到编程区。

然后在模块分类区找到“控制”,然后把画框的两个也拖到编程区。

然后按照下图将图形进行修改和连接。

代码的意思是初始化串口,波特率设为9600,循环输出管脚13的模拟输入,每次输入一次数据延时1S(1000毫秒)。模拟输入的范围是0-4095。

然后将代码编译,上传。

输出结果:

当旋钮逆时针旋转,输出的模拟量是从小到大的,从最开始的0到4095。

当旋钮顺时针旋转时,输出的模拟量是从大到小的,从4095到0。

除了旋钮电位器还有谁呢。还有光线传感器和水蒸气传感器。

光线传感器

光线传感器(Light Sensor)是一种检测环境光线强度的传感器,它能够根据光的强度来调整设备的工作状态,以提供更佳的用户体验和节能效果。

工作原理

光线传感器通常基于光电效应,即当光线照射到传感器上时,会引起传感器内部的电子反应,从而改变电路中的电流或电压。这些变化可以被微控制器(MCU)检测并用来计算光线的强度。

当代码、端口不变时,在光线越来越强的时候,光线传感器输出的值会越来越大,在光线越来越暗的时候,光线传感器输出的值会越来越小。在光线不变时,就是一个固定值。

水蒸气模块

水蒸气模块,通常指的是用于检测水蒸气含量的传感器,它们在多种应用中都非常有用,比如环境监测、工业过程控制等。

工作原理

水蒸气传感器的工作原理主要基于检测空气中水蒸气的浓度。一种常见的类型是通过电路板上一系列裸露的印刷平行线来检测水量的大小,随着导电接触面积的增大,输出的电压会逐步上升。此外,还有基于电学、声学和光学原理制作的新型湿度传感器。

当代码、端口不变时,当有水珠在上面就会有反应,就会输出一个非0的数,擦干水,就又会回到0。

总的来说:

一、概念理解

1.数字输入

1.数字输入信号是离散的,只有两种状态,通常用0和1表示。例如,一个数字开关,要么是开(1),要么是关(0)。

2.在数字电路中,数字输入可以方便地被数字逻辑电路处理,如与门、或门等逻辑电路对数字输入进行逻辑运算。

2.模拟输入

1.模拟输入信号是连续变化的。它可以表示物理量如温度、压力、声音等的连续变化。例如,麦克风接收到的声音信号,其电压值是随着声音的强弱连续变化的。

2.模拟输入信号需要经过模数转换(ADC)才能被数字系统处理。

二、特点比较

1.准确性与精度

1.数字输入

1.准确性取决于数字信号的定义和处理逻辑。由于只有两种状态,在理想情况下不存在模糊性。例如,数字通信中,一个正确接收的比特要么是0要么是1。

2.精度相对固定,取决于数字信号的位数。例如,8位数字信号可以表示256种状态。

2.模拟输入

1.准确性受到测量设备和噪声等因素的影响。例如,一个不准确的温度计可能会导致测量的温度有偏差。

2.精度理论上可以非常高,但实际中受到噪声、测量范围等限制。

2.抗干扰能力

1.数字输入

1.具有较强的抗干扰能力。因为只要干扰没有使数字信号的状态发生改变(例如从0变为1或反之),信号就可以被正确识别。

2.模拟输入

1.容易受到干扰。外界的电磁干扰等可能会叠加到模拟信号上,改变其电压或电流值,从而影响测量的准确性。

三、应用场景

1.数字输入

1.在数字控制系统中广泛应用,如计算机的键盘输入(每个按键的按下与否是数字输入),数字锁等。

2.在数字通信领域,如网络通信中的数据包传输,数据以数字形式进行发送和接收。

2.模拟输入

1.在传感器领域大量应用,如温度传感器、光照传感器等,将物理量转换为模拟电信号输入到处理系统中。

2.在音频处理中,声音信号最初是以模拟形式输入到音频设备中的