[教師也創客]開展開源硬件課程，這5個硬件模塊不可或缺

曹月陽

開源硬件的項目設計與開發有益于激發學生創新的興趣，培養學生動手實踐的能力，同時也是有助于實現STEAM（科學、技術、工程、人文藝術與數學）教育的理想方法。在開展開源硬件課程時，我們常常會指導學生利用Arduino開源硬件與各類電子傳感器元件制作一些富有創意的電子產品。

Arduino的相關硬件非常多，其中有5個硬件模塊不可或缺，分別是超聲波傳感器、舵機、輕觸開關模塊、LED燈和光學傳感器。尤其對于初學者來說，這5個硬件模塊是必須要掌握的。

超聲波傳感器

超聲波傳感器是Arduino案例中常用的硬件之一。汽車上的倒車雷達就是用超聲波傳感器檢測到的距離判斷車輛位置的;在很多機器人測距避障的案例中，也會選擇用超聲波傳感器檢測距離信息。常用的超聲波傳感器有好幾種，例如HC-SR04、HC-SR05、US-100、US-015等，這些傳感器都是做好了電路集成的模塊。

超聲波傳感器的工作原理是模仿蝙蝠的超聲定位，其發射器會向某一方向發射超聲波，在發射的同時開始計時，超聲波在傳播途中碰到障礙物會立即返回，接收器收到反射波就立即停止計時。根據計時器記錄的時間t，聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，就可以計算出發射點距障礙物的距離s，即：s=340×t/2。簡單來說就是傳感器會先發出一個聲音，然后再接收返回的聲音，通過發出和返回的時間差計算出距離，這就是所謂的“時間差測距法”。

超聲波傳感器是一個模擬輸入模塊，共有4個針腳，分別是VCC、Trig、Echo和GND，VCC和GND為電源的正負極，Trig和Echo分別為控制端和接收端。……