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本书基于CC2530微处理器介绍常用传感器应用开发技术，全书先进行理论学习，深入浅出地学习采集类传感器、安防类传感器以及特殊类传感器；在学习完每个理论知识点后，再进行实际案例的开发，有贴近社会和生活的开发场景，详细的硬件设计、软件设计和功能实现过程；*后进行总结拓展，将理论学习和开发实践结合起来。每个案例均附有完整的开发代码，读者可以在源代码的基础上进行快速的二次开发。

第1章 传感器应用技术概述1

1.1 传感器简述1

1.1.1 传感器的作用1

1.1.2 传感器的分类2

1.1.3 传感器的特性与性能指标4

1.1.4 传感器的命名及代号5

1.2 传感器的应用8

1.3 传感器技术的发展趋势12

1.4 传感器与物联网应用14

1.5 小结20

1.6 思考与拓展20

第2章 采集类传感器应用开发技术21

2.1 光照度传感器的应用开发21

2.1.1 光敏传感器21

2.1.2 BH1750FVI-TR型光敏传感器23

2.1.3 I2C总线25

2.1.4 I2C和光照度传感器28

2.1.5 CC2530驱动BH1750FVI-TR型光敏传感器29

2.1.6 开发实践：博物馆光照度采集系统的设计29

2.1.7 小结38

2.1.8 思考与拓展38

2.2 温湿度传感器的应用开发38

2.2.1 温湿度传感器39

2.2.2 开发实践：仓库温湿度信息采集系统的设计43

2.2.3 小结47

2.2.4 思考与拓展47

2.3 空气质量传感器的应用开发48

2.3.1 气体传感器48

2.3.2 半导体气体传感器的主要特性48

2.3.3 MP503型空气质量传感器49

2.3.4 开发实践：办公室空气质量检测系统的设计50

2.3.5 小结53

2.3.6 思考与拓展53

2.4 气压海拔传感器的应用开发53

2.4.1 气压海拔传感器54

2.4.2 FBM320型气压海拔传感器56

2.4.3 开发实践：小型飞行器海拔高度数据采集系统的设计57

2.4.4 小结66

2.4.5 思考与拓展66

2.5 综合应用开发：仓库环境采集系统67

2.5.1 理论回顾67

2.5.2 开发实践：仓库环境监控系统69

2.5.3 小结89

2.5.4 思考与拓展89

第3章 安防类传感器应用开发技术90

3.1 人体红外传感器的应用开发90

3.1.1 人体红外传感器90

3.1.2 被动式热释电红外传感器91

3.1.3 AS312型人体红外传感器93

3.1.4 开发实践：楼道红外感应灯设计94

3.1.5 小结98

3.1.6 思考与拓展98

3.2 可燃气体传感器的应用开发98

3.2.1 可燃气体传感器98

3.2.2 MP-4型可燃气体传感器101

3.2.3 开发实践：厨房燃气报警器的设计102

3.2.4 小结104

3.2.5 思考与拓展104

3.3 振动传感器的应用开发105

3.3.1 振动信号105

3.3.2 振动传感器105

3.3.3 开发实践：汽车振动报警器的设计107

3.3.4 小结110

3.3.5 思考与拓展110

3.4 霍尔传感器的应用开发111

3.4.1 霍尔传感器111

3.4.2 AH3144型霍尔传感器113

3.4.3 开发实践：变频器保护装置的设计113

3.4.4 小结116

3.4.5 思考与拓展116

3.5 火焰传感器的应用开发117

3.5.1 火焰传感器的工作原理117

3.5.2 火焰传感器的分类118

3.5.3 红外线接收二极管和光电效应原理119

3.5.4 开发实践：燃烧机火焰检测的设计121

3.5.5 小结124

3.5.6 思考与拓展124

3.6 光电传感器的应用开发124

3.6.1 光电传感器124

3.6.2 光电开关的原理125

3.6.3 光电传感器的应用126

3.6.4 开发实践：工厂生产线计件器的设计127

3.6.5 小结130

3.6.6 思考与拓展130

3.7 综合应用开发：楼宇安防系统的设计130

3.7.1 理论回顾131

3.7.2 开发实践：楼宇安防系统132

3.7.3 小结142

3.7.4 思考与拓展142

第4章 控制类传感器应用开发技术143

4.1 继电器的应用开发143

4.1.1 电磁继电器原理144

4.1.2 电磁继电器的开关分类144

4.1.3 电磁继电器组成145

4.1.4 继电器的作用145

4.1.5 继电器的种类146

4.1.6 开发实践：定时电饭煲开关的设计146

4.1.7 小结149

4.1.8 思考与拓展150

4.2 轴流风机的应用开发150

4.2.1 轴流风机150

4.2.2 GM0501PFB3型轴流风机153

4.2.3 开发实践：工厂排风扇设计153

4.2.4 小结157

4.2.5 思考与拓展157

4.3 步进电机的应用开发158

4.3.1 步进电机基本概念158

4.3.2 步进电机的工作原理、结构及控制方式160

4.3.3 步进电机的控制方法161

4.3.4 四相五线步机电机162

4.3.5 开发实践：电动窗帘的设计162

4.3.6 小结166

4.3.7 思考与拓展166

4.4 RGB灯的应用开发167

4.4.1 声光报警器167

4.4.2 RGB灯原理167

4.4.3 开发实践：声光报警器的设计168

4.4.4 小结171

4.4.5 思考与拓展171

4.5 综合应用开发：家庭电器控制系统的设计172

4.5.1 理论回顾172

4.5.2 开发实践：家庭电器控制系统的设计173

4.5.3 小结184

4.5.4 思考与拓展185

第5章 特殊类传感器应用开发技术186

5.1 数码管的应用开发186

5.1.1 数码管简介186

5.1.2 ZLG7290型数码管驱动芯片188

5.1.3 开发实践：电子计时秒表的设计190

5.1.4 小结196

5.1.5 思考与拓展196

5.2 三轴加速度传感器的应用开发197

5.2.1 人体行走模型197

5.2.2 三轴加速度传感器简介197

5.2.3 三轴加速度传感器的应用198

5.2.4 LIS3DH型三轴加速度传感器199

5.2.5 计步算法202

5.2.6 获取传感器数据203

5.2.7 开发实践：游戏手柄的设计205

5.2.8 小结210

5.2.9 思考与拓展210

5.3 语音合成传感器的应用开发210

5.3.1 语音合成原理211

5.3.2 语音合成芯片214

5.3.3 开发实践：语音早教机的设计219

5.3.4 小结228

5.3.5 思考与拓展228

5.4 语音识别传感器的应用开发228

5.4.1 语音识别的基本原理与构成229

5.4.2 LD3320芯片介绍232

5.4.3 开发实践：家用电器语音控制系统的设计237

5.4.4 小结244

5.4.5 思考与拓展244

5.5 五向开关的应用开发244

5.5.1 五向开关简介244

5.5.2 驱动芯片ZLG7290245

5.5.3 开发实践：智能游戏手柄的设计245

5.5.4 小结250

5.5.5 思考与拓展250

5.6 OLED的应用开发251

5.6.1 OLED的基本结构和发光原理251

5.6.2 OLED器件的驱动方式254

5.6.3 OLED模块255

5.6.4 OLED驱动芯片256

5.6.5 开发实践：智能穿戴产品显示屏的设计258

5.6.6 小结268

5.6.7 思考与拓展268

5.7 触摸传感器的应用开发268

5.7.1 触摸开关268

5.7.2 常用的触摸屏269

5.7.3 TW301型触摸开关273

5.7.4 开发实践：电磁炉开关的设计273

5.7.5 小结277

5.7.6 思考与拓展277

5.8 距离传感器的应用开发278

5.8.1 距离传感器的测距原理278

5.8.2 Sharp红外距离传感器简介279

5.8.3 开发实践：红外测距仪的设计280

5.8.4 小结284

5.8.5 思考与拓展284

5.9 综合应用开发：车载广告显示系统284

5.9.1 理论回顾284

5.9.2 开发实践：车载广告显示系统的设计285

5.9.3 小结301

5.9.4 思考与拓展302

参考文献303

廖建尚，男，副教授，毕业于广东工业大学通信与信息系统专业，硕士，先任职于广东交通职业技术学院。长期从事物联网技术的开发和教学工作。

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前言

近年来，物联网、移动互联网、大数据和云计算的迅猛发展，慢慢改变了社会的生产方式，大大提高了生产效率和社会生产力。工业和信息化部《物联网发展规划（2016—2020年）》总结了“十二五”规划中物联网发展所获得的成就，分析了“十三五”面临的形势，明确了物联网的发展思路和目标，提出了物联网发展的6大任务，分别是强化产业生态布局、完善技术创新体系、推动物联网规模应用、构建完善标准体系、完善公共服务体系、提升安全保障能力；提出了4大关键技术，分别是传感器技术、体系架构共性技术、操作系统和物联网与移动互联网、大数据融合关键技术；提出了6大重点领域应用示范工程，分别是智能制造、智慧农业、智能家居、智能交通和车联网、智慧医疗和健康养老、智慧节能环保；指出要健全多层次多类型的物联网人才培养和服务体系，支持高校、科研院所加强跨学科交叉整合，加强物联网学科建设，培养物联网复合型专业人才。该“发展规划”为物联网发展指出了一条鲜明的道路，并也可以看出我国在推动物联网应用方面的坚定决心，相信物联网规模会越来越大。本书结合CC2530处理器和常用的传感器详细阐述物联网中传感器应用开发技术，提出了案例式和任务式驱动的开发方法，旨在大力推动物联网人才的培养。

嵌入式系统和物联网系统涉及的技术很多，底层和感知层都需要掌握基于微处理器的传感器的驱动开发技术。本书将详细分析传感器的原理并进行应用开发，理论知识点清晰，并在每个知识点后都附有实践案例，可帮助读者掌握常用传感器的应用开发技术。

全书通过贴近社会和生活的案例，由浅入深地介绍常用传感器的应用开发技术，每个案例均有完整的理论知识和开发过程，分别是深入浅出的原理学习、详细的软/硬件设计和功能实现过程，后进行总结拓展。每个案例均附有完整的开发代码，在此基础上读者可以进行快速的二次开发，能方便将其转化为各种比赛和创新创业的案例，不仅为高等院校相关专业师生提供教学案例，也可以为工程技术人员和科研工作人员提供较好的参考资料。

第1章引导读者初步认识传感器，介绍传感器的作用、分类、特性和评价指标，传感器在多个行业的应用，传感器的发展趋势及其在物联网中的应用。

第2章介绍采集类传感器的基本原理和应用开发，主要介绍光照度传感器、温湿度传感器、空气质量传感器、气压海拔传感器等采集类传感器。本章通过博物馆光照度采集的设计、仓库温湿度信息采集的设计、办公室空气质量检测的设计、小型飞行器海拔高度数据采集的设计，以及综合性项目—仓库环境监控系统的设计，详细介绍了CC2530和常用的采集类传感器的应用，以及系统需求分析、逻辑功能分解和软/硬件架构设计的方法。通过理论学习和开发实践，读者可以掌握基于CC2530的采集类传感器应用开发技术。

第3章介绍安防类传感器的基本原理和应用开发，主要介绍人体红外传感器、可燃气体传感器、振动传感器、霍尔传感器、火焰传感器和光电传感器等安防类传感器。本章通过楼道红外感应灯的设计、厨房燃气报警器的设计、汽车振动报警器的设计、变频器保护装置的设计、燃烧机火焰检测的设计、工厂生产线计件器的设计，以及综合性项目—楼宇安防设备系统的设计，详细介绍了CC2530和常用的采集类传感器的应用，以及系统需求分析、逻辑功能分解和软/硬件架构设计的方法。通过理论学习和开发实践，读者可以掌握基于CC2530的安防类传感器的应用开发技术。

第4章介绍控制类传感器技术的基本原理和应用开发，主要介绍继电器、轴流风机、步进电机、RGB灯等控制类传感器。本章通过定时电饭煲开关的设计、工厂排风扇的设计、电动窗帘的设计、声光报警器的设计，以及综合性项目—家庭电器控制系统的设计，详细介绍了CC2530和常用的控制类传感器的应用，以及系统需求分析、逻辑功能分解和软/硬件架构设计的方法。通过理论学习和开发实践，读者可以掌握基于CC2530的控制类传感器的应用开发技术。

第5章介绍特殊类传感器技术的基本原理和应用开发，主要介绍数码管、三轴加速度传感器、语音合成传感器、语音识别传感器、五向开关、OLED、触摸传感器、距离传感器等常用的特色类传感器。本章通过电子计时秒表的设计、游戏手柄的设计、语音早教机的设计、电器语音控制系统的设计、智能游戏手柄的设计、智能穿戴产品显示屏的设计、电磁炉开关的设计、红外测距仪的设计，以及综合性项目—车载广告显示系统的设计，详细介绍了CC2530和常用的特殊类传感器的应用，以及系统需求分析、逻辑功能分解和软/硬件架构设计的方法。通过理论学习和开发实践，读者可以掌握基于CC2530的特殊类传感器的应用开发技术。

本书特色有：

（1）理论知识和案例实践相结合。将常用传感器的应用开发技术和生活中的实际案例结合起来，边学习理论知识边开发，帮助读者快速掌握嵌入式和物联网开发技术。

（2）企业级案例开发。抛去传统的理论学习方法，通过生动的案例将理论学习与开发实践结合起来，由浅入深地掌握传感器应用开发技术。

（3）提供综合性项目。综合性项目为读者提供软/硬件系统的开发方法，有需求分析、项目架构、软/硬件设计等方法，在提供案例的基础上可以进行快速的二次开发，可方便地将案例转化为各种比赛和创新创业的案例，也可以为工程技术人员和科研工作人员提供较好的参考资料。

本书既可作为高等院校相关专业的教材或教学参考书，也可供相关领域的工程技术人员参考。对于物联网开发爱好者，本书也是一本的深入浅出的读物。

本书在编写过程中，借鉴和参考了国内外专家、学者、技术人员的相关研究成果，我们尽可能按学术规范予以说明，但难免会有疏漏之处，在此谨向有关作者表示深深的敬意和谢意，如有疏漏，请及时通过出版社与作者联系。

该书得到广东省自然科学基金项目（2018A030313195）、广东省高校省级重大科研项目（2017GKTSCX021）、广东省科技计划项目（2017ZC0358）、广州市科技计划项目（201804010262）和广东省高等职业教育品牌专业建设项目（2016GZPP044）的资助。感谢中智讯（武汉）科技有限公司在本书编写过程中提供的帮助，特别感谢电子工业出版社在本书出版过程中给予的大力支持。

由于本书涉及的知识面广，时间仓促，限于笔者的水平和经验，疏漏之处在所难免，恳请专家和读者批评指正。

作    者  

2019年3月