一、设计目的
通过实验掌握C语言的编程方法和技巧，在实验中熟悉和掌握Arduino编程平台的操作。对光敏电阻、热敏电阻、Arduino学习板、光照强度传感器等器材使用和连接全面的掌握。对环境光强和温度进行采集，分辨光强和温度传感器，理解传感器的基本特性。
二、设计内容
1、了解此次实验的基本内容；
2、编写常见光前温度传感器的驱动程序，了解程序实现的功能； 3、调试和编译程序，修改程序到没有任何的错误；
4、连接线路，将传感器和Arduino UNO学习板连接，然后用仿真器将其电脑终端连接。用公对母杜邦线将单片机与电脑终端连接。
5、将传感器的数据上传于电脑，使用曲线实时显示传感器的数据 光照强度传感器主要使用的是光敏电阻，光敏电阻的阻值与光照强度呈线性变化，所以阻值的大小可以反映光照强度的大小。
所需配件： Arduino UNO 1块 公对母杜邦线 3根 实验代码： （1）程序int a=A0;
int b=A1; int c=1; int d=2; int e; void setup() {
Serial.begin(9600); pinMode(c,OUTPUT); pinMode(d,OUTPUT);
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}
void loop(){
digitalWrite(c, HIGH); while(1) {
if(analogRead(a)>1000) { while(1) {
digitalWrite(c,LOW);
delay(1000+analogRead(a)); digitalWrite(c,HIGH);
delay(1000+analogRead(a)); } }
if(analogRead(b)>1700) { while(1) {
digitalWrite(c,LOW);
delay(1000+analogRead(b)); digitalWrite(c,HIGH);
delay(1000+analogRead(b)); } } } }
（1）光敏传感器
光敏传感器是将光信号转换为电信号的传感器，也称为光电式传感器，它可用于检测直接引起光强度变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其它非电量，如零件直径、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物体形状、工作状态识别等。光敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用。
光照传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点。光照传感器的物理基
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础是光电效应，即光敏材料的电学特性都因受到光的照射而发生变化。我们了解了光照传感器基本工作原理，以及传感器驱动的编写和部分程序的作用。我们亲眼观察到了光照传感器采集温度的变化，并且光照传感器采集的数据随着周围环境光照的变化而变化。会用串口工具观察传感器采集的数据。 （2）Arduino Uno开发板
Arduino Uno开发板以ATmega328 MCU控制器为基础——具备14路数字输入/输出引脚(其中6路可用于PWM输出)、6路模拟输入、一个16MHz陶瓷谐振器、一个USB接口、一个电源插座、一个ICSP接头和一个复位按钮。它采用Atmega16U2芯片进行USB到串行数据的转换。Uno PCB的最大长度和宽度分别为2.7和2.1英寸，USB连接器和电源插座超出了以前的尺寸。4个螺丝孔让电路板能够附着在表面或外壳上。请注意，数字引脚7和8之间的距离是160密耳（0.16\），不是其他引脚间距（100密耳）的偶数倍。它包含了组成微控制器的所有结构，同时，只需要一条USB数据线连接至电脑。目前，Arduino Uno已成为Arduino主推的产品。 （3）热敏电阻
热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。
温度、湿度、光照和声音传感器采集到的都是模拟信号，需要从模拟量转换到数字量，最终实现数字式输出。各个传感器与Arduino连接也非常方便，只需将其输出端接到Arduino相应的数字引脚；也可以采用Arduino传感器扩展板，将传感器的输出端直接连在扩展板上。
在黑暗的无光条件下，光敏电阻的阻值非常高。光线越强，电阻值反而越小。通过测量光敏电阻两侧的电压变化值可以得知光敏电阻值的变化进而获得光照强度值。在连接图中，我们可以发现为光敏电阻串联了一个分压电阻。上图中，RL是光敏电阻，R1是串联的分压电阻，Vout=RLR1+RL?VinVout=RLR1+RL?Vin ，在黑暗中，RL的阻值会很大很大，所以Vout也就很大，接近5V。一旦有光线照射的话，RL的值就会迅速减小，所以Vout也就
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随之减小。通过上面这个公式可以看出， R1选取不能太小，最好在1k~10k左右，否则比值变化不明显。
图1：光敏电阻电路图
图2：实验电路图
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图3：实验中板子图
三、总结
在此次的认知实习中，我充分的把平时学习到的理论知识应用到实际实验中。但是很多的时候还是感觉力不从心，由于不懂电路知识，看不懂原理图，接哪个引脚都花了很长时间。使用Arduino学习板，对环境光强和温度进行采集的过程中，不仅需要懂得驱动程序的变成，还需要对各种线路进行连接。以Arduino UNO和各类传感器为核心，设计并编写了Arduino UNO程序，实现实时、便捷地监测周围环境的温度、湿光照变化情况，并采集传感器数据上传到监测平台。
此次的实验是设计智能环境监测系统的核心部分，最好这部分的认知实践能够让我对各类设计知识更加的熟悉。该设计能够经济、高效地实现数据采集，可用于实时环境状况的快速监测。
四、体会
本设计利热敏传感器、光敏传感器、声音传感器组成了环境监测的基本因
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素，实现了对温度、环境光的快捷实时检测，可以方便地掌握自己身处的环境情况。设计具有价格低廉、轻便简洁、便于携带等特点，实验的部分可以作为环境监测技术的核心，主要的应用场景为计算机机房、图书馆、储存粮仓、温室大棚测温、空调室温控制等对环境较为敏感和对温度控制要求较高的场所[。
目前环境光强与温度采集实现的技术已经应用到很多的行业中，包括暖通空调测试及检测设备、汽车、数据记录器、消费品、自动控制、气象站、家电湿度调节器、医疗除湿器等。环境光强与温度采集实现实验的进行能够让我们掌握环境监测中的核心技术，对各类实验技术有全方位的认知，有助于以后的工作和学习，特别是在各类产品和系统的设计中，实验中的技术和技巧起到巨大的促进作用。
主要参考文献
附录
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