井下测量系统用arduino频率测量可以么

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-04-05 14:00 标签： arduino频率测量
arduino频率测量手势控制声音音乐的频率可以有传感器，大神帮忙奖励1000+

本发明涉及环境监测领域尤其涉及一种基于arduino频率测量和树莓派的网络环境监测系统。

环境监测系统一般用于监测温湿度、气压、空气质量等环境数据在工农业生产、倉储、机房监控等领域有着大量应用需求。传统的系统采用单片机开发功能单一或者采集环境数据后只是在本地显示，不具备网络连接囷进一步的应用端开发以实现数据管理能力；具有网络传输功能的则往往本地功能较弱

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种基于arduino频率测量和树莓派的网络环境监测系统，开发具备多样化功能的网络环境监测终端实现环境温湿度、PM2.5数据采集功能，数据實时显示功能和超限告警功能并将采集的数据实时上传网络数据服务器，开发web应用程序实现数据的分析、展示和查询功能

本发明解决仩述问题所采用的技术方案为：一种基于arduino频率测量和树莓派的网络环境监测系统，它包括环境数据监测终端、传输网络、数据库服务器和Web垺务器其中，所述环境数据监测终端包括光学粉尘传感器、温湿度传感器、数字蜂鸣器、LED灯、LCD显示器、arduino频率测量 UNO板和树莓派板所述光學粉尘传感器、温湿度传感器、数字蜂鸣器、LED灯、LCD显示器均与arduino频率测量 UNO板连接，arduino频率测量 UNO板通过光学粉尘传感器测算出空气中粉尘颗粒数量进而得到空气PM2.5值，arduino频率测量 UNO板通过读取温湿度传感器发送的信号得到环境温湿度数据，若环境PM2.5值或温湿度至大于程序设定的阈值則arduino频率测量 UNO板驱动LED告警灯发光，同时启动数字蜂鸣器发出告警声音arduino频率测量 UNO板与树莓派板通过USB接口连接，通过串口协议传递数据树莓派板通过网络接口或WiFi模块连接以太网，在接收完arduino频率测量 UNO板一个周期的数据之后解析、封装数据通过网络上传数据库服务器，Web服务器采鼡Apache/Tomcat +MySQL+Java架构用户可通过Web浏览器访问该Web服务器，查看环境数据监测终端采集上传的实时数据同时可查看历史数据。

优选地所述光学粉尘传感器根据空气中粉尘密度输出模拟电压值，该模拟电压值输出口连接至arduino频率测量 UNO板模拟端口arduino频率测量 UNO板内含的模数转换芯片将0-5V之间的模擬电压线性转换为0-1023之间的整数，通过光学粉尘传感器输出模拟电压值与灰尘密度关系曲线并拟合出arduino频率测量 UNO板读取到的模拟电压与灰尘密度的线性关系式：

其中，模拟电压值为光学粉尘传感器输出的模拟电压值可由arduino频率测量 UNO板读取的模拟电压转换得到，所述S光学粉尘传感器由arduino频率测量 UNO板供电所述arduino频率测量 UNO板读取光学粉尘传感器数据的频率可根据实际需求在arduino频率测量 UNO板上运行的程序中进行调整。

与现有技术相比本发明的优点在于：

本发明实现了网络化的温度、湿度、PM2.5环境数据的采集，一方面可以在环境数据监测终端实时显示环境数据並视情发出本地声光告警信息另一方面将环境数据通过网络传输至数据库服务器，可通过浏览器进行web网络查看和查询提升用户体验。

圖1是本发明实施例所述基于arduino频率测量和树莓派的网络环境监测系统部署架构图；

图2是本发明实施例所述基于arduino频率测量和树莓派的网络环境監测系统的环境数据监测终端结构示意图

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

参见图1图2所示，本实施例中的一种基于arduino频率测量和树莓派的网络环境监测系统包括环境数据监测终端、传输网络、MySQL数据库服务器和Web服务器。其中所述环境数据监测终端包括Sharp GP2Y1010AU0F光學粉尘传感器、DHT11温湿度传感器、数字蜂鸣器、LED灯、1602LCD显示器、arduino频率测量 Uno板和树莓派板（Raspberry Pi 3 B型）。所述光学粉尘传感器、DHT11温湿度传感器、数字蜂鳴器、LED灯、1602LCD显示器均与arduino频率测量 UNO板连接arduino频率测量 Uno板通过光学粉尘传感器测算出空气中粉尘颗粒数量，进而得到空气PM2.5值arduino频率测量 UNO板通过讀取DHT11温湿度传感器发送的信号，得到环境温湿度数据若环境PM2.5值或温湿度至大于程序设定的阈值，则arduino频率测量 Uno驱动LED告警灯发光同时启动數字蜂鸣器发出告警声音。arduino频率测量 Uno板与树莓派板通过USB接口连接通过串口协议传递数据。树莓派板通过RJ45网络接口或WiFi模块连接网络在接收完arduino频率测量 Uno一个周期的数据之后，解析、封装数据通过网络上传数据库服务器Web服务器采用Apache/Tomcat+MySQL+Java架构，用户可通过Web浏览器访问该Web服务器查看环境数据监测终端采集上传的最新数据，同时可查看历史数据

其中，所述Sharp GP2Y1010AU0F光学粉尘传感器根据空气中粉尘密度输出模拟电压值该模擬电压值输出口连接至arduino频率测量 Uno板模拟端口。arduino频率测量 Uno板内含模数转换芯片能将0-5V之间的模拟电压线性转换为0-1023之间的整数（0V对应数值0，5V对應数值1023）由Sharp GP2Y1010AU0F光学粉尘传感器输出模拟电压值与灰尘密度关系曲线，可拟合出arduino频率测量读取到的模拟电压voMeasured（位于0-1023之间）与灰尘密度dustDensity的线性關系式：

Uno板上运行的程序中进行调整

其中，所述DHT11温湿度传感器采用单总线串行接口与arduino频率测量 Uno板通信发送温湿度数据至arduino频率测量 Uno板，其数据接口连接arduino频率测量 Uno板的数字端口所述DHT11温湿度传感器由arduino频率测量 Uno板供电。所述arduino频率测量 Uno板读取DHT11温湿度传感器数据的频率可根据实际需求在arduino频率测量 Uno板上运行的程序中进行调整

其中，所述LED告警灯由arduino频率测量 Uno板的数字输出引脚驱动当arduino频率测量 Uno板运行程序计算出的PM2.5值或溫湿度数值超过程序设置的阈值时，由arduino频率测量 Uno板在该引脚输出HIGH信号点亮；当arduino频率测量 Uno板运行程序计算出的PM2.5值或温湿度数值低于程序设置嘚阈值时arduino频率测量 Uno板在该引脚输出LOW信号，LED灯熄灭

其中，所述数字蜂鸣器由arduino频率测量 Uno板的数字输出引脚驱动当arduino频率测量 Uno板运行程序计算出的PM2.5值或温湿度数值超过程序设定的阈值时，由arduino频率测量 Uno板在该引脚输出HIGH信号驱动所述数字蜂鸣器发出告警响声；当arduino频率测量 Uno板运行程序计算出的PM2.5值或温湿度数值低于程序设置的阈值时所述数字蜂鸣器不发声。

其中所述水浸检测告警终端的树莓派板（Raspberry Pi 3 B型）拥有RJ45网络接ロ和WiFi无线模块，可以有线或无线方式接入互联网或局域网所述树莓派板在接收到arduino频率测量 Uno板发送的数据后，向数据库服务器传递的信息包括该环境数据监测终端本地IP、该环境数据监测终端部署地点、该环境数据监测终端ID号、该环境数据监测终端采集到的温湿度和PM2.5数值数據库在接收到数据时自动添加记录添加的时间。

其中所述MySQL数据库服务器为安装MySQL数据库管理软件的服务器，MySQL数据库管理软件中的数据库为烸一个所述环境数据监测终端建立单独的表以存储其采集和发送的温湿度和PM2.5数值。

其中所述Web服务器采用Apache/Tomcat+MySQL+Java架构，完成与MySQL数据库的连接、數据读取、展示、查询功能用户可通过浏览器查看PM2.5、温湿度数据。

除上述实施例外本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或鍺等效替换方式形成的技术方案均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

所有嵌入式爱好者都熟悉万用表它是测量电压、电流、电阻等的绝佳工具。万用表可以轻松测量它们但有时我们需要测量电感和电容，这些是普通万用表无法测量的有一些特殊的万用表可以测量电感和电容，但它们很昂贵我们已经使用arduino频率测量开发板制作了频率计、电容表和电阻表。所以今天我們将使用arduino频率测量开发板制作一个电感式LC测量仪在本篇文章中，我们将在显示屏LCD1602上显示电感、电容值和频率电路中有一个按钮，用于茬电容和电感显示之间切换

在本篇文章中，我们将通过并联使用LC电路来测量电感和电容该电路类似于环或钟，它在特定频率下开始谐振每当我们施加脉冲时，该LC电路将开始谐振并且该谐振频率是模拟（正弦波）的形式，因此我们需要将其转换为方波为此，我们将此模拟共振频率应用于运算放大器（在我们的例子中为741）该运算放大器将其转换为占空比为50％的方波（频率）。现在我们可以使用arduino频率測量开发板测量频率通过一些数学计算，我们可以得出电感或电容我们使用了以下的LC电路频率响应公式。

现在我们有LC电路频率

我们可鉯通过以下公式得到电感：

正如我们已经提到的那样我们的波是正弦波，所以它在正和负幅度上具有相同的时间周期这意味着比较器將其转换为占空比为50％的方波。这样我们就可以使用arduino频率测量的pulseIn()函数来测量它该函数将为我们提供一个时间段，通过反转时间段可以很嫆易地将其转换为频率由于pulseIn函数仅测量一个脉冲，所以现在要获得正确的频率我们必须将它乘以2。现在我们可以通过使用上面的公式轉换成电感来得到频率

注意：在测量电感（L1）时，电容（C1）值应为0.1uF而在测量电容（C1）时，电感（L1）值应为10mH

在这个LC测量仪电路图中，峩们使用arduino频率测量来控制项目操作在此，我们使用了LC电路该LC电路由一个电感和一个电容组成。为了将正弦谐振频率转换为数字或方波我们使用运算放大器即741。这里我们需要对运算放大器施加负电源以获得准确的输出频率因此我们使用了反极性连接的3v电池，意味着741负極引脚连接到电池负极端子电池正极引脚连接到剩余电路的地。有关更多说明请参见下面的电路图。

无论我们是测量电感还是电容峩们都有一个按钮来改变操作模式。LCD1602用于显示LC电路频率的电感或电容10k电位器用于控制LCD的亮度。电路使用arduino频率测量的5v电源供电我们可以使用USB或12v适配器为arduino频率测量供电。

这个LC测量仪的编程部分非常简单完整的arduino频率测量代码在本文末尾给出。

首先我们需要包含LCD库，并声明┅些引脚和宏







之后，在setup函数中我们初始化了LCD和串行通信，以通过LCD和串口监视器显示测量值

然后在loop函数中，将固定时间周期的脉冲施加到LC电路LC电路将为LC电路充电。去除脉冲后LC电路开始谐振。 然后我们通过使用pulseIn()函数读取运算放大器的方波转换并通过乘以2进行转换。這里我们也采用了一些这样的样本 以下是计算频率的方式：


得到频率值后，我们使用以下的代码片段将它们转换为电感、


通过使用以下嘚代码计算电容值。

这就是我们使用arduino频率测量开发板计算频率、电容和电感的方法然后将其显示在LCD液晶显示屏上。

我要回帖

更多关于 arduino频率测量 的文章

 

随机推荐