多方法實(shí)現(xiàn)Arduino“水火警報(bào)儀”

牟曉東

水火無(wú)情，為了能對(duì)“水情”“火情”的意外情況及時(shí)報(bào)警，我們借助雨水傳感器和火焰?zhèn)鞲衅?，利用Arduino開(kāi)發(fā)制作一個(gè)“水火警報(bào)儀”系統(tǒng)——LED燈發(fā)光、蜂鳴器發(fā)聲和屏幕顯示警報(bào)信息。

1.實(shí)驗(yàn)器材與電路連接

實(shí)驗(yàn)器材：Arduino UNO主板一個(gè)，雨水傳感器一個(gè)，火焰?zhèn)鞲衅饕粋€(gè)，紅色LED燈一支，低電平觸發(fā)蜂鳴器一個(gè)，面包板一塊，各色杜邦線若干。

首先，將Arduino的5V和GND通過(guò)杜邦線連接至面包板;接著，將雨水傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鞯腣CC和GND端均插接至面包板（與Arduino的5V和GND相連），二者的DO數(shù)字輸出端則分別插接至Arduino的7號(hào)和8號(hào)數(shù)字引腳;然后，將蜂鳴器的VCC和GND端同樣也插接至面包板，它的I/O信號(hào)端插接至12號(hào)數(shù)字引腳;最后，將LED燈長(zhǎng)腿插入13號(hào)、短腿插入相鄰的GND引腳，再通過(guò)數(shù)據(jù)線將Arduino與計(jì)算機(jī)USB接口連接（如圖1）。

值得一提的是，雨水傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鞯臄?shù)字輸出信號(hào)均為“反邏輯”結(jié)果——當(dāng)雨水傳感器的感應(yīng)板上沒(méi)有水滴時(shí)，數(shù)字輸出信號(hào)是高電平“1”;而當(dāng)檢測(cè)到有水滴時(shí)，則輸出低電平“0”。另外蜂鳴器上如果標(biāo)有“低電平觸發(fā)”字樣時(shí)，其工作模式與此類似，只有使用低電平“0”去觸發(fā)時(shí)才會(huì)發(fā)聲。

2.Arduino IDE代碼編程實(shí)現(xiàn)“水火警報(bào)儀”

首先進(jìn)行變量的定義：語(yǔ)句“int Beep = 12;”和“int led = 13;”分別對(duì)應(yīng)蜂鳴器和LED燈的引腳編號(hào)，語(yǔ)句“int WaterSensorPin = 7;”和“int FireSensor

Pin = 8;”則分別對(duì)應(yīng)雨水傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鞯囊_編號(hào);接著，在setup（）函數(shù)中對(duì)它們進(jìn)行引腳模式的聲明，蜂鳴器和LED燈是輸出模式——“pinMode（Beep，OUTPUT）;”“pinMode（led，OUTPUT）;”，兩個(gè)傳感器是輸入模式——“pinMode（WaterSensorPin，INPUT）;”“pinMode（FireSensor

Pin，INPUT）;”;然后，再通過(guò)語(yǔ)句“Serial.begin（9600）;”設(shè)置串口監(jiān)視器的波特率（如圖2）。

在loop（）函數(shù)中，先定義WaterSensorValue和FireSensorValue兩個(gè)變量，通過(guò)“int WaterSensor

Value = digitalRead（WaterSensorPin）;”和“int FireSensorValue = digitalRead（FireSensor

Pin）;”兩個(gè)語(yǔ)句，實(shí)現(xiàn)分別讀取雨水傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鲾?shù)字信號(hào);接著，構(gòu)建“if……else……”雙分支選擇結(jié)構(gòu)，判斷雨水傳感器和火焰?zhèn)鞲衅魉鶛z測(cè)的信號(hào)是否為低電平：“WaterSensorValue == LOW or FireSensorValue == LOW”，其中有一個(gè)成立（或同時(shí)成立）的話，則進(jìn)行“亮燈、發(fā)聲、屏顯”三種形式的報(bào)警——語(yǔ)句“digitalWrite（led，HIGH）;”控制LED燈，語(yǔ)句“digitalWrite（Beep，LOW）;”控制蜂鳴器（注意是低電平觸發(fā)），語(yǔ)句“Serial.println（“警報(bào)——水火無(wú)情，火速檢查！”）;”是向串口監(jiān)視器輸出提示信息;否則，則通過(guò)類似的三個(gè)語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)“熄燈、無(wú)聲、屏顯”——“digitalWrite（led，LOW）;”“digitalWrite（Beep，HIGH）;”和“Serial.println（“情況正常，請(qǐng)保持！”）;”;最后，添加遲延0.5秒鐘的語(yǔ)句“delay（500）;”（單位是毫秒），避免死機(jī)。完成程序的編寫(xiě)（如圖3）。

保存程序并編譯、上傳至Arduino，打開(kāi)串口監(jiān)視器后對(duì)“水火警報(bào)儀”進(jìn)行測(cè)試：在沒(méi)有“水情”“火情”的正常情況下，LED燈不亮、蜂鳴器不響，屏幕顯示“情況正常，請(qǐng)保持！”;當(dāng)在雨水傳感器的感應(yīng)板上滴水滴時(shí)（或用濕紙巾接觸），LED燈發(fā)光、蜂鳴器發(fā)聲，屏幕顯示“警報(bào)——水火無(wú)情，火速檢查！”;或者使用打火機(jī)靠近火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行“打火”測(cè)試，同樣也會(huì)觸發(fā)警報(bào)（如圖4）。

3.Python代碼編程實(shí)現(xiàn)“水火警報(bào)儀”

使用Python同樣可以控制Arduino實(shí)現(xiàn)“水火警報(bào)儀”。首先，通過(guò)語(yǔ)句“import time”和“from pinpong.board import Board，Pin”導(dǎo)入time和pinpong庫(kù)，并且初始化Arduino uno開(kāi)發(fā)板：“Board（“uno”）.begin（）”;接著，通過(guò)語(yǔ)句“Beep = Pin（Pin.D12， Pin.OUT）”和“l(fā)ed = Pin（Pin.D13， Pin.OUT）”，聲明蜂鳴器和LED燈分別插接在Arduino的12和13號(hào)數(shù)字引腳，并且均為數(shù)字輸出端;類似地，語(yǔ)句“WaterSensor = Pin（Pin.D7， Pin.IN）”和“FireSensor = Pin（Pin.D8， Pin.IN）”，則是對(duì)雨水傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行聲明，分別接插在7號(hào)和8號(hào)數(shù)字引腳，且均為數(shù)字輸入端。