浅谈iOS开发实用技术之传感器

杨桂花 2018-09-24 1288

传感器

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描述

　　传感器

　　传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

　　传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

　　主要作用

　　人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。

　　而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

　　新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

　　在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

　　在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

　　传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

　　由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

　　主要特点

　　传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。

　　传感器的组成

　　传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。

　　敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。

　　主要功能

　　常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：

　　光敏传感器——视觉

　　声敏传感器——听觉

　　气敏传感器——嗅觉

　　化学传感器——味觉

　　压敏、温敏、

　　流体传感器——触觉

　　敏感元件的分类：

　　物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。

　　化学类，基于化学反应的原理。

　　生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。

　　通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。

　　一传感器

　　什么是传感器

　　传感器是一种感应\检测周围环境的一种装置

　　传感器的作用

　　用于感应\检测设备周边的信息

　　不同类型的传感器，检测的信息也不一样

　　iPhone内置的传感器有

　　运动传感器\加速度传感器\加速计（Motion/Accelerometer Sensor）

　　环境光传感器（Ambient Light Sensor）

　　距离传感器（Proximity Sensor）

　　磁力计传感器（Magnetometer Sensor）

　　内部温度传感器（Internal Temperature Sensor）

　　湿度传感器（Moisture Sensor）

　　陀螺仪（Gyroscope）

　　… …

　　二距离传感器

　　默认情况下，每一个应用程序距离传感器都是关闭状态

　　如果需要，需要通过代码将其打开

　　// 过期代码［UIApplication sharedApplication］.proximitySensingEnabled

　　［UIDevice currentDevice］.proximityMonitoringEnabled = YES;123

　　三加速计信息获取##

　　UIAccelerometer方法，该方法已过期

　　- （void）viewDidLoad {

　　［super viewDidLoad］;

　　// 1.获取单例对象

　　UIAccelerometer *acceleromter = ［UIAccelerometer sharedAccelerometer］;

　　// 2.设置代理

　　acceleromter.delegate = self;

　　// 3.设置采样间隔

　　acceleromter.updateInterval = 1.0 / 5;

　　}12345678910

　　#pragma mark - 实现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获取数据的两种方式

　　push：实时采集所有数据（采集频率高）

　　pull：在有需要的时候，再主动去采集数据

　　加速计信息获取（pull/push）

　　// 1.创建运动管理者对象

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

　　// 2.判断加速计是否可用

　　if （！self.mgr.isAccelerometerAvailable） {

　　NSLog（@“加速计不可用，请更换手机”）;

　　return;

　　}

　　// 3.设置采样间隔

　　self.mgr.accelerometerUpdateInterval = 1.0;

　　// 4.开始采样

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

　　if （error） {

　　NSLog（@“%@”， error）;

　　return;

　　}

　　// 获取加速计的值

　　CMAcceleration acceleration = accelerometerData.acceleration;

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

　　}］;123456789101112131415161718192021

　　// 开始采样

　　［self.mgr startAccelerometerUpdates］;12

　　陀螺仪信息获取（pull/push）

　　// push方式获取陀螺仪信息

　　// 1.判断陀螺仪是否可用

　　if （！self.mgr.isGyroAvailable） {

　　NSLog（@“设备小于iPhone4，或者陀螺仪损坏”）;

　　return;

　　}

　　// 2.设置采样

　　self.mgr.gyroUpdateInterval = 1.0 / 10;

　　// 3.开始采样

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

　　if （error） {

　　NSLog（@“%@”， error）;

　　return;

　　}

　　// 获取陀螺仪的信息

　　CMRotationRate rotationRate = gyroData.rotationRate;

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

　　}］;123456789101112131415161718

　　// 开始采样

　　［self.mgr startGyroUpdates］;12

　　五摇⼀摇功能##

　　监控摇一摇的方法

　　方法1：通过分析加速计数据来判断是否进行了摇一摇操作（比较复杂）

　　方法2：iOS自带的Shake监控API（非常简单）

　　判断摇一摇的步骤：实现3个摇一摇监听方法

　　- （void）motionBegan：（UIEventSubtype）motion withEvent：（UIEvent *）event /** 检测到摇动 */

　　- （void）motionCancelled：（UIEventSubtype）motion withEvent：（UIEvent *）event /** 摇动取消（被中断） */

　　- （void）motionEnded：（UIEventSubtype）motion withEvent：（UIEvent *）event /** 摇动结束 */12345

　　六计步器##

　　CMStepCounter方法，已过期

　　// 1.判断计步器是否可用

　　if （！［CMStepCounter isStepCountingAvailable］） {

　　NSLog（@“计步器不可用”）;

　　return;

　　}

　　// 2.开始计步

　　// 2.1.创建计步器

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

　　// 2.2.开始计步

　　// updateOn ：用户走了多少步之后，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.判断计步器是否可用

　　if （！［CMPedometer isStepCountingAvailable］） {

　　return;

　　}

　　// 2.开始计步

　　// 2.1.创建计步对象

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

　　// 2.2.开始计步

　　// FromDate ：从什么时间开始计步

　　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：计算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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