多方法實現Arduino“水火警報儀”

牟曉東

水火無情，為了能對“水情”“火情”的意外情況及時報警，我們借助雨水傳感器和火焰傳感器，利用Arduino開發制作一個“水火警報儀”系統——LED燈發光、蜂鳴器發聲和屏幕顯示警報信息。

1.實驗器材與電路連接

實驗器材：Arduino UNO主板一個，雨水傳感器一個，火焰傳感器一個，紅色LED燈一支，低電平觸發蜂鳴器一個，面包板一塊，各色杜邦線若干。

首先，將Arduino的5V和GND通過杜邦線連接至面包板;接著，將雨水傳感器和火焰傳感器的VCC和GND端均插接至面包板（與Arduino的5V和GND相連），二者的DO數字輸出端則分別插接至Arduino的7號和8號數字引腳;然后，將蜂鳴器的VCC和GND端同樣也插接至面包板，它的I/O信號端插接至12號數字引腳;最后，將LED燈長腿插入13號、短腿插入相鄰的GND引腳，再通過數據線將Arduino與計算機USB接口連接（如圖1）。

值得一提的是，雨水傳感器和火焰傳感器的數字輸出信號均為“反邏輯”結果——當雨水傳感器的感應板上沒有水滴時，數字輸出信號是高電平“1”;而當檢測到有水滴時，則輸出低電平“0”。另外蜂鳴器上如果標有“低電平觸發”字樣時，其工作模式與此類似，只有使用低電平“0”去觸發時才會發聲。

2.Arduino IDE代碼編程實現“水火警報儀”

首先進行變量的定義：語句“int Beep = 12;”和“int led = 13;”分別對應蜂鳴器和LED燈的引腳編號，語句“int WaterSensorPin = 7;”和“int FireSensor

Pin = 8;”則分別對應雨水傳感器和火焰傳感器的引腳編號;接著，在setup（）函數中對它們進行引腳模式的聲明，蜂鳴器和LED燈是輸出模式——“pinMode（Beep，OUTPUT）;”“pinMode（led，OUTPUT）;”，兩個傳感器是輸入模式——“pinMode（WaterSensorPin，INPUT）;”“pinMode（FireSensor

Pin，INPUT）;”;然后，再通過語句“Serial.begin（9600）;”設置串口監視器的波特率（如圖2）。

在loop（）函數中，先定義WaterSensorValue和FireSensorValue兩個變量，通過“int WaterSensor

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

Pin）;”兩個語句，實現分別讀取雨水傳感器和火焰傳感器數字信號;接著，構建“if……else……”雙分支選擇結構，判斷雨水傳感器和火焰傳感器所檢測的信號是否為低電平：“WaterSensorValue == LOW or FireSensorValue == LOW”，其中有一個成立（或同時成立）的話，則進行“亮燈、發聲、屏顯”三種形式的報警——語句“digitalWrite（led，HIGH）;”控制LED燈，語句“digitalWrite（Beep，LOW）;”控制蜂鳴器（注意是低電平觸發），語句“Serial.println（“警報——水火無情，火速檢查！”）;”是向串口監視器輸出提示信息;否則，則通過類似的三個語句來實現“熄燈、無聲、屏顯”——“digitalWrite（led，LOW）;”“digitalWrite（Beep，HIGH）;”和“Serial.println（“情況正常，請保持！”）;”;最后，添加遲延0.5秒鐘的語句“delay（500）;”（單位是毫秒），避免死機。完成程序的編寫（如圖3）。

保存程序并編譯、上傳至Arduino，打開串口監視器后對“水火警報儀”進行測試：在沒有“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，請保持！”;當在雨水傳感器的感應板上滴水滴時（或用濕紙巾接觸），LED燈發光、蜂鳴器發聲，屏幕顯示“警報——水火無情，火速檢查！”;或者使用打火機靠近火焰傳感器進行“打火”測試，同樣也會觸發警報（如圖4）。

3.Python代碼編程實現“水火警報儀”

使用Python同樣可以控制Arduino實現“水火警報儀”。首先，通過語句“import time”和“from pinpong.board import Board，Pin”導入time和pinpong庫，并且初始化Arduino uno開發板：“Board（“uno”）.begin（）”;接著，通過語句“Beep = Pin（Pin.D12， Pin.OUT）”和“led = Pin（Pin.D13， Pin.OUT）”，聲明蜂鳴器和LED燈分別插接在Arduino的12和13號數字引腳，并且均為數字輸出端;類似地，語句“WaterSensor = Pin（Pin.D7， Pin.IN）”和“FireSensor = Pin（Pin.D8， Pin.IN）”，則是對雨水傳感器和火焰傳感器進行聲明，分別接插在7號和8號數字引腳，且均為數字輸入端。