树莓派技术入门应用--树莓派 + MCC 118 实现数据采集

树莓派+ MCC 118 实现数据采集

最近从树莓派实验室拿到一块MCC 118 DAQ 扩展板的试用，这是我第一次接触专业的DAQ 采集卡，怀着对数据采集的好奇开始摸索。

首先了解到这个板卡可以同时支持8路数据采集，但我这里暂时只需要用到其中1路来实现一个环境光线的采集。

我会使用一个安放在室外、具有模拟输出功能的光线传感器模块，采集其模拟电信号，并线性转换成一个光照的亮度指数。

在室内的一个鱼缸里，我安装了一个LED氛围灯，并尝试用采集到的室外光照亮度指数来设置这个LED氛围灯的亮度。

最终实现室内鱼缸的光照度和室外自然光照度实时同步，我的爱鱼也能实时感受到室外的天气变化了~

材料清单

树莓派（Raspberry Pi）一块

MCC 118 DAQ HAT一块

光线传感器模块（带模拟输出）一个

RGB LED 模块一个（共阴或共阳，本例使用共阴）

面包板一块

杜邦线若干

瑞士军刀扩展板一块（可选）

一、安装环境

树莓派建议安装官方的Raspbian 系统，不需要特别的配置。直接开始部署MCC 118 配套的SDK 和范例试试数据采集卡的工作情况，步骤如下（这里直接参考了这篇教程）。

二、接线

先看光线传感器模块。

为什么用带模拟输出（AO）的光线传感器呢？是因为这款传感器如果只有数字输出（DO）的话，其输出的数据只能是高电平或低电平，只能反映光线是否达到某个设定的值，而无法反映出光线的强弱。

但树莓派本身并没有ADC，无法直接读取模拟电信号（信号的强弱和光线强弱相关）。这时MCC 118 DAQ 就派上用场了。

MCC 118 的排座设计将GPIO全部引出了，很方便外接其他传感器。

引脚连接表

光线传感器：VCC —树莓派：5V

光线传感器：GND — MCC 118：GND

光线传感器：AO — MCC 118：CH1

RGBLED模块：GND —树莓派：GND

RGBLED模块：R —树莓派：BCM 17

RGBLED模块：G —树莓派：BCM 27

RGBLED模块：B —树莓派：BCM 22

三、测量采集和数值换算

启动Web 波形图程序：

接下来就可以在浏览器中打开http://:8080 访问了。将其中的替换成树莓派的IP 地址或主机名。

要想停止Web 服务，可以回到命令行界面按下Ctrl+C 中止。

首先试试看这个传感器的AO输出的电压范围，用MCC 118 SDK 中自带的

web_server 范例可以非常方便的检测到。这是一个类似示波器的应用，启动之后在浏览器打开，选择通道1后启动数据采集，通过开关灯可以看到电压的实时变化。

通过完全遮住光线传感器的光敏电阻，看到AO输出电压最大升至5V；用手机自带闪光灯照射在光敏电阻上，看到AO输出电压最小降到0V。看来0~5V就是这个传感器的模拟电信号输出范围（图表显示的电压伏特数是精确到小数点后6位的）。

为了简化后面的程序，我把0~5V的电压范围通过简单的公式换算到100 ~ 0 的范围内，而树莓派的PWM 支持的参数范围也是0 ~ 100，这样刚好可以用树莓派的PWM 来设置LED 的亮度。

其效果是白天光线最强时鱼缸灯光达到最强的白色光，到晚间，灯光中的红色和绿色光源逐渐减弱至0，则呈现出夜晚的蓝色光氛围。

四、代码和运行

完整代码如下，这个代码是在MCC 118 范例single_value_read 基础上修改而来的（范例做得清晰易懂很方便修改）。

将程序代码文件light.py 上传至树莓派，进入程序所在目录运行：python light.py

光照强度指数最大时效果如下。

光照强度指数最小时效果如下。

应用到鱼缸（效果图）。

五、延伸应用

做这个实验的过程中在想如果MCC 118 能自带一款显示屏用来显示采集到的实时数据就好了，后来发现手头有一款集成了数码管的瑞士军刀扩展板，刚好可以插在这个MCC 118 引出的排针上，如图：

瑞士军刀扩展板也有很方便的SDK，简单的整合了两部分代码，就实现了数码管动态显示光照强度指数，并能控制板载的8个LED实现1-8级亮度的小夜灯。

完整代码如下：

六、小结

看起来在专业领域才会接触到的数据采集，实际上也可以应用在日常的DIY 实验之中。MCC 118 这块数据采集卡配以完善的程序库和范例，是树莓派平台上很容易上手的数据采集方案。在它的帮助下，我的爱鱼也能实时感受到室外的天气变化了~