基于Arduino的招財貓電路的設計與制作

邱娟

摘要：本文使用了基于ATmega328的Arduino UNO開發板編程實現的招財貓電路，具有人體感應、眼睛漸變、前后招手、液晶顯示節日賀語或者廣告詞的功能。電路主要包括四部分內容：1 小貓的眼睛用的是RGB三基色LED，可以綻放七彩的光芒；2 小貓的鼻子用的是人體傳感器，可以檢測有人進入感應范圍；3小貓的爪子用舵機正反轉60度，實現招手效果；4 通過液晶顯示設定的中英文字符。

關鍵詞：Arduino 招財貓 智能電子

中圖分類號： TM383 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）05（b）-0000-00

0 引言

2014年9月，李克強總理發出“大眾創業、萬眾創新”的號召，全國范圍掀起一股創新、創業新浪潮，我們的創客校園也開展得如火如荼，學校本著培養“有創意、敢創新和會創造”的創新創意人才的目標，精選了具有基于開源系統、易于動手實踐、激發創新精神、實現創新制作這些特點的電子創意類課程作為創客教育的載體，有Arduino應用、激光切割、易企秀制作、3D打印等等，獲得同學們的一致認可，同學們創新意識高漲，學習后效果很好。其中，Arduino能通過各種各樣的傳感器來感知環境，通過控制燈光、馬達和其他的裝置來反饋、影響環境，下面給大家一下基于Arduino的招財貓電路的設計過程。

1 硬件電路設計

招財貓的硬件電路見圖1，主要由四個部分構成，分別是PWM調光電路、人體傳感器電路、舵機電路和液晶顯示電路。

1.1 PWM調光電路

RGB三基色LED，是由紅（Red）綠（Green）藍（Blue）三種顏色的發光半導體材料封裝在同一燈管里組成的，它的燈管一般作半透明的霧狀處理，不同波長的光線在半透明燈管透射出來時，會產生疊加效應。將紅、綠、藍三原色的色光以不同的比例相加，可以產生多種多樣的色光。生活中彩色電視、舞臺燈光也是采用加法三原色混合的原理。這里向彩燈輸出不同占空比范圍的PWM波產生漸變的效果。

1.2 人體傳感器電路

人體模塊是基于紅外線技術的自動控制產品，具有靈敏度高，可靠性強，微功耗等特點，當被測物體進入感應模塊的有效檢測范圍時，模塊經判斷有效后輸出高電平信號，控制舵機開始轉動。

1.3 舵機電路

舵機是用來控制舵的，比如輪船的方向舵，飛機的方向舵、升降舵等，這些都需要控制一定的角度，但并非需要連續旋轉。所以一般舵機都是只能轉動一定的角度，我們這里說的舵機主要應用于航模、車模和監控等領域，一般是正負 90 度之間轉動。舵機的控制信號實際上是 PWM 信號，周期不變，高電平的時間決定舵機的轉動角度。

1.4 液晶顯示電路

使用Arduino控制LCD1602液晶顯示器這里用四線制接法，IDE開發環境提供了LCD控制庫LiquidCrystal，在初始化程序中直接調用庫函數，就可以實現開關顯示和滾動字幕，相對于單片機而言，接線和編程都比較簡單。

2 軟件程序編寫

Arduino語言提供了多種類型的系統函數，要使用的時候可以直接調用。在控制RGB三基色LED的程序中，用到指定針腳模式的函數原型：pinMode （pin， mode）

其中，pin為要設定的針腳，在Arduinno UNO中可以取值范圍為0-13，表示針腳編號； mode為針腳模式，它的值可以為INPUT（輸入）和OUTPUT（輸出）。例如pinMode（9， OUTPUT）；功能是將9號針腳設置為輸出模式。

在將對應的針腳設置為輸出模式后，還需要設置對應針腳的輸出電壓。模擬針腳可以輸出0-5V之間的電壓，可以使用analogWrite（）函數設置。該函數的原型如下：analogWrite（pin，value）

其中，pin表示要設置的針腳，可以是3、5、6、9、10和11號針腳（Arduino開發板上針腳標號前帶“～”的針腳），具有PWM輸出能力，可以產生0～255占空比范圍的PWM波（PWM的中文譯名是脈沖寬度調制，它是利用微處理器的數字輸出來控制模擬電路的一種技術）。Value 表示占空比，它的值可以是0～255，占空比越大，輸出的電壓越大。例如：analogWrite（9， 100）；9號針腳接藍色光控制線，輸出占空比100的PWM波，藍燈點亮。

招財貓的主循環程序如下，如果A0State讀入是高電平，說明有人進入區域，LED亮度開始漸變，舵機開始轉動。

// 主循環

void loop（）

{

A0State = digitalRead（inPin）；

while（A0State == LOW）；

for （int i = 60； i <= 90； i = i + （1））

{

brightness = （i-60）*4； // 下一個循環調整led亮度

analogWrite（led， brightness）； // 設置了led的亮度

myservo.write（i）；

delay（90）；

}

for （int i = 90； i >= 60； i = i + （-1））

{

brightness = （i-60）*4；

analogWrite（led， brightness）；

myservo.write（i）；

delay（90）；

}

}

3 總結

通過本文的介紹，希望大家認識基于Arduino的這款招財貓電路。Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，可簡單地與傳感器、各式各樣的電子組件連接，可以幫助你將各種創新想法變為現實，是非電子類和電子類專業讀者實現電子類創新制作的最好途徑。

4 參考文獻

[1] 楊佩璐、任昱衡.Arduino入門很簡單.第1版.清華大學出版社.2015年3月.90-93.

[2] [美] Michael.McRoberts著.Arduino從基礎到實踐.電子工業出版社.2013年3月.104-107.