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淺談iOS開(kāi)發(fā)實(shí)用技術(shù)之傳感器

2018年09月24日 10:39 作者:工程師譚軍 用戶評(píng)論(0
關(guān)鍵字:傳感器(752506)iOS(150490)
  傳感器
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  傳感器(英文名稱:transducer/sensor)是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
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  傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展,讓物體有了觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感官,讓物體慢慢變得活了起來(lái)。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。
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  主要作用
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  人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息,必須借助于感覺(jué)器官。
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  而單靠人們自身的感覺(jué)器官,在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況,就需要傳感器。因此可以說(shuō),傳感器是人類五官的延長(zhǎng),又稱之為電五官。
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  新技術(shù)革命的到來(lái),世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中,首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。
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  在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中,要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù),使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài),并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說(shuō),沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
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  在基礎(chǔ)學(xué)科研究中,傳感器更具有突出的地位。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)入了許多新領(lǐng)域:例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙,微觀上要觀察小到fm的粒子世界,縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化,短到 s的瞬間反應(yīng)。此外,還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開(kāi)拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究,如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超弱磁場(chǎng)等等。顯然,要獲取大量人類感官無(wú)法直接獲取的信息,沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙,首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難,而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn),往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅(qū)。
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  傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域。可以毫不夸張地說(shuō),從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng),幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目,都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。
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  由此可見(jiàn),傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用,是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái),傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍,達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。
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  主要特點(diǎn)
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  傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化,它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代,而且還可能建立新型工業(yè),從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的,已成功應(yīng)用在硅器件上做成硅壓力傳感器
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  傳感器的組成
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  傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成。
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  敏感元件直接感受被測(cè)量,并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的物理量信號(hào);轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào);變換電路負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)制;轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電
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  主要功能
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  常將傳感器的功能與人類5大感覺(jué)器官相比擬:
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  光敏傳感器——視覺(jué)
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  聲敏傳感器——聽(tīng)覺(jué)
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  氣敏傳感器——嗅覺(jué)
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  化學(xué)傳感器——味覺(jué)
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  壓敏、溫敏、
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  流體傳感器——觸覺(jué)
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  敏感元件的分類:
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  物理類,基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。
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  化學(xué)類,基于化學(xué)反應(yīng)的原理。
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  生物類,基于酶、抗體、和激素等分子識(shí)別功能。
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  通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類(還有人曾將敏感元件分46類)。

  一 傳感器

  什么是傳感器

  傳感器是一種感應(yīng)\檢測(cè)周圍環(huán)境的一種裝置

  傳感器的作用

  用于感應(yīng)\檢測(cè)設(shè)備周邊的信息

  不同類型的傳感器, 檢測(cè)的信息也不一樣

  iPhone內(nèi)置的傳感器有

  運(yùn)動(dòng)傳感器\加速度傳感器\加速計(jì)(Motion/Accelerometer Sensor)

  環(huán)境光傳感器(Ambient Light Sensor)

  距離傳感器(Proximity Sensor)

  磁力計(jì)傳感器(Magnetometer Sensor)

  內(nèi)部溫度傳感器(Internal Temperature Sensor)

  濕度傳感器(Moisture Sensor)

  陀螺儀(Gyroscope)

  … …

  二 距離傳感器

  默認(rèn)情況下,每一個(gè)應(yīng)用程序距離傳感器都是關(guān)閉狀態(tài)

  如果需要,需要通過(guò)代碼將其打開(kāi)

  // 過(guò)期代碼 [UIApplication sharedApplication].proximitySensingEnabled

  [UIDevice currentDevice].proximityMonitoringEnabled = YES;123

  三 加速計(jì)信息獲取##

  UIAccelerometer方法,該方法已過(guò)期

  - (void)viewDidLoad {

  [super viewDidLoad];

  // 1.獲取單例對(duì)象

  UIAccelerometer *acceleromter = [UIAccelerometer sharedAccelerometer];

  // 2.設(shè)置代理

  acceleromter.delegate = self;

  // 3.設(shè)置采樣間隔

  acceleromter.updateInterval = 1.0 / 5;

  }12345678910

  #pragma mark - 實(shí)現(xiàn)UIAccelerometer的代理方法

  - (void)accelerometer:(UIAccelerometer *)accelerometer didAccelerate:(UIAcceleration *)acceleration

  {

  NSLog(@“x:%f y:%f z:%f”, acceleration.x, acceleration.y, acceleration.z);

  }12345

  四 CoreMotion方法##

  Core Motion獲取數(shù)據(jù)的兩種方式

  push:實(shí)時(shí)采集所有數(shù)據(jù)(采集頻率高)

  pull:在有需要的時(shí)候,再主動(dòng)去采集數(shù)據(jù)

  加速計(jì)信息獲取(pull/push)

  // 1.創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)管理者對(duì)象

  CMMotionManager *mgr = [[CMMotionManager alloc] init];

  // 2.判斷加速計(jì)是否可用

  if (!self.mgr.isAccelerometerAvailable) {

  NSLog(@“加速計(jì)不可用,請(qǐng)更換手機(jī)”);

  return;

  }

  // 3.設(shè)置采樣間隔

  self.mgr.accelerometerUpdateInterval = 1.0;

  // 4.開(kāi)始采樣

  [self.mgr startAccelerometerUpdatesToQueue:[NSOperationQueue mainQueue] withHandler:^(CMAccelerometerData * _Nullable accelerometerData, NSError * _Nullable error) {

  if (error) {

  NSLog(@“%@”, error);

  return;

  }

  // 獲取加速計(jì)的值

  CMAcceleration acceleration = accelerometerData.acceleration;

  NSLog(@“x:%f y:%f z:%f”, acceleration.x, acceleration.y, acceleration.z);

  }];123456789101112131415161718192021

  // 開(kāi)始采樣

  [self.mgr startAccelerometerUpdates];12

  陀螺儀信息獲取(pull/push)

  // push方式獲取陀螺儀信息

  // 1.判斷陀螺儀是否可用

  if (!self.mgr.isGyroAvailable) {

  NSLog(@“設(shè)備小于iPhone4,或者陀螺儀損壞”);

  return;

  }

  // 2.設(shè)置采樣

  self.mgr.gyroUpdateInterval = 1.0 / 10;

  // 3.開(kāi)始采樣

  [self.mgr startGyroUpdatesToQueue:[NSOperationQueue mainQueue] withHandler:^(CMGyroData * _Nullable gyroData, NSError * _Nullable error) {

  if (error) {

  NSLog(@“%@”, error);

  return;

  }

  // 獲取陀螺儀的信息

  CMRotationRate rotationRate = gyroData.rotationRate;

  NSLog(@“x:%f y:%f z:%f”, rotationRate.x, rotationRate.y, rotationRate.z);

  }];123456789101112131415161718

  // 開(kāi)始采樣

  [self.mgr startGyroUpdates];12

  五 搖?搖功能##

  監(jiān)控?fù)u一搖的方法

  方法1:通過(guò)分析加速計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否進(jìn)行了搖一搖操作(比較復(fù)雜)

  方法2:iOS自帶的Shake監(jiān)控API(非常簡(jiǎn)單)

  判斷搖一搖的步驟:實(shí)現(xiàn)3個(gè)搖一搖監(jiān)聽(tīng)方法

  - (void)motionBegan:(UIEventSubtype)motion withEvent:(UIEvent *)event /** 檢測(cè)到搖動(dòng) */

  - (void)motionCancelled:(UIEventSubtype)motion withEvent:(UIEvent *)event /** 搖動(dòng)取消(被中斷) */

  - (void)motionEnded:(UIEventSubtype)motion withEvent:(UIEvent *)event /** 搖動(dòng)結(jié)束 */12345

  六 計(jì)步器##

  CMStepCounter方法,已過(guò)期

  // 1.判斷計(jì)步器是否可用

  if (![CMStepCounter isStepCountingAvailable]) {

  NSLog(@“計(jì)步器不可用”);

  return;

  }

  // 2.開(kāi)始計(jì)步

  // 2.1.創(chuàng)建計(jì)步器

  CMStepCounter *stepCounter = [[CMStepCounter alloc] init];

  // 2.2.開(kāi)始計(jì)步

  // updateOn : 用戶走了多少步之后,更新block

  NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

  [stepCounter startStepCountingUpdatesToQueue:queue updateOn:5 withHandler:^(NSInteger numberOfSteps, NSDate * _Nonnull timestamp, NSError * _Nullable error) {

  if (error) return;

  NSString *stepString = [NSString stringWithFormat:@“您一共走了%ld步”, numberOfSteps];

  [self.stepLabel performSelectorOnMainThread:@selector(setText:) withObject:stepString waitUntilDone:YES];

  }];123456789101112131415161718

  新方法CMPedometer

  // 1.判斷計(jì)步器是否可用

  if (![CMPedometer isStepCountingAvailable]) {

  return;

  }

  // 2.開(kāi)始計(jì)步

  // 2.1.創(chuàng)建計(jì)步對(duì)象

  CMPedometer *pedometer = [[CMPedometer alloc] init];

  // 2.2.開(kāi)始計(jì)步

  // FromDate : 從什么時(shí)間開(kāi)始計(jì)步

  NSDate *date = [NSDate date];

  [self.pedometer startPedometerUpdatesFromDate:date withHandler:^(CMPedometerData * _Nullable pedometerData, NSError * _Nullable error) {

  if (error) {

  NSLog(@“%@”, error);

  return;

  }

  NSLog(@“您一共走了%@步”, pedometerData.numberOfSteps);

  }];

  12345678910111213141516171819

  案例:計(jì)算7天一共走了多少步

  NSDateFormatter *fmt = [[NSDateFormatter alloc] init];

  fmt.dateFormat = @“yyyy-MM-dd”;

  NSDate *fromDate = [fmt dateFromString:@“2015-9-26”];

  NSDate *toDate = [fmt dateFromString:@“2015-9-28”];

  [self.pedometer queryPedometerDataFromDate:fromDate toDate:toDate withHandler:^(CMPedometerData * _Nullable pedometerData, NSError * _Nullable error) {

  NSLog(@“%@”, pedometerData.numberOfSteps);

  }];


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