多途徑實(shí)現(xiàn)Arduino“聲光雙控?zé)簟?/h1>
2021-09-16 04:33曉東
電腦報(bào) 2021年35期
曉東
樓道中的聲光雙控?zé)羰且环N很常見的利用聲音和光線信號(hào)來控制照明的電子裝置，其應(yīng)用場(chǎng)景是在光線昏暗時(shí)對(duì)一定強(qiáng)度的響聲做出亮燈“回應(yīng)”，持續(xù)十幾秒鐘后再關(guān)閉燈光照明，也就是必須要同時(shí)滿足光線較暗和響聲達(dá)到一定程度這兩個(gè)條件才會(huì)“開燈”，否則一直處于“不工作”狀態(tài)。在Arduino中，我們可以利用聲音傳感器和光線傳感器來分別檢測(cè)環(huán)境周圍的聲音與光線強(qiáng)弱，然后分別通過Arduino IDE代碼編程、Python代碼編程和Mind+圖形化編程三種方式，實(shí)現(xiàn)“聲光雙控?zé)簟惫δ堋?h3>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)，聲音傳感器一個(gè)，光線傳感器一個(gè)，紅色LED燈一支，面包板一塊，各種顏色的杜邦線若干。
首先，將LED燈長(zhǎng)腿插入13號(hào)引腳，短腿插入GND接地引腳;接著，將Arduino的5V和GND與面包板邊緣插槽連接（紅色與藍(lán)色標(biāo)注），再通過杜邦線將聲音傳感器和光線傳感器的VCC正極和GND接地也插接至面包板;然后將聲音傳感器的OUT信號(hào)輸出端連接至Arduino的2號(hào)數(shù)字引腳，光線傳感器的AO模擬信號(hào)輸出端連接至Arduino的A2模擬引腳;最后，通過數(shù)據(jù)線將Arduino與計(jì)算機(jī)USB接口連接（如圖1）。
2.Arduino IDE代碼編程實(shí)現(xiàn)“聲光雙控?zé)簟?/h3>
首先，在Arduino IDE中通過“int led = 13;”和“int SoundSensorPin = 2;”兩個(gè)語句，分別對(duì)LED燈和聲音傳感器的連接引腳進(jìn)行聲明;接著，在setup（）函數(shù)中通過“pinMode（led，OUTPUT）;”和“pinMode（SoundSensorPin，INPUT）;”兩個(gè)語句，設(shè)置13號(hào)引腳為輸出模式、2號(hào)引腳為輸入模式。
在loop（）函數(shù)中，先通過“int LightSensorValue
=analogRead（A2）;”語句，建立變量LightSensorValue，其值是讀取光線傳感器通過A2模擬引腳的傳輸數(shù)據(jù);再通過“int SoundSensorValue = digitalRead（SoundSensorPin）;”語句，建立變量SoundSensorValue，其值是讀取聲音傳感器通過2號(hào)數(shù)字引腳的傳輸數(shù)據(jù)。
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，正常室內(nèi)光線時(shí)所測(cè)得的光線數(shù)據(jù)是220左右，用手捂住光線傳感器（模擬低光照條件）時(shí)測(cè)得的光線數(shù)據(jù)是930左右，而用手電照射光線傳感器時(shí)測(cè)得的光線數(shù)據(jù)是20左右，這說明光線越強(qiáng)，數(shù)據(jù)值越小，光線越弱，數(shù)據(jù)值越大。通過調(diào)節(jié)聲音傳感器上的電位器，使其處于一個(gè)比較合適的檢測(cè)環(huán)境周圍聲音強(qiáng)度范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)“沒有聲音”時(shí)的檢測(cè)值是1（對(duì)應(yīng)HIGH高電平），“有聲音”時(shí)的檢測(cè)值是0（對(duì)應(yīng)LOW低電平）。因此在“if…else…”選擇結(jié)構(gòu)中將判斷條件構(gòu)建為“SoundSensorVal
ue == LOW and LightSensorValue >= 500”，也就是判斷聲音傳感器的檢測(cè)值是否為0、光線傳感器的檢測(cè)值是否在500以上，當(dāng)這兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，就應(yīng)當(dāng)去控制LED燈發(fā)光：“digitalWrite（led，HIGH）;”，而且要讓它持續(xù)發(fā)光3秒：“delay（3000）;”。條件不成立的話，LED處于熄滅狀態(tài)，在else分支中通過“digitalWrite（led，LOW）;”語句來實(shí)現(xiàn)（如圖2）。
將程序編譯并上傳Arduino，對(duì)聲光雙控?zé)暨M(jìn)行測(cè)試：當(dāng)室內(nèi)光線處于正常照明狀態(tài)時(shí)，音箱中音樂的強(qiáng)度再大，LED燈也不會(huì)亮;如果用手捂住光線傳感器，此時(shí)再播放音樂的話，LED燈就會(huì)應(yīng)聲而亮（如圖3）。同樣，當(dāng)光線傳感器被捂住時(shí)，保持周圍環(huán)境處于比較安靜的狀態(tài)，LED燈也不會(huì)發(fā)光。
3.Python代碼編程實(shí)現(xiàn)“聲光雙控?zé)簟?/h3>
借助pinpong庫模塊，在PythonIDLE編程環(huán)境中對(duì)Arduino進(jìn)行代碼編程。首先，通過“import time”和“from pinpong.board import Board，Pin”語句，導(dǎo)入time和pinpong庫模塊;“Board（“uno”）.begin（）”語句的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)Arduino UNO板型的初始化操作（包括連接主板端口號(hào)的自動(dòng)識(shí)別）;接著，分別建立led、SoundSensor和LightSensor三個(gè)變量，分別對(duì)應(yīng)LED燈、聲音傳感器和光線傳感器的聲明設(shè)置，語句“l(fā)ed = Pin（Pin.D13， Pin.OUT）”的作用是設(shè)置連接在13號(hào)引腳的LED燈為信號(hào)輸出端，語句“SoundSensor = Pin（Pin.D2， Pin.IN）”的作用是設(shè)置連接在2號(hào)數(shù)字引腳的聲音傳感器為信號(hào)輸入端，語句“LightSensor = Pin（Pin.A2， Pin.ANALO
G）”的作用是設(shè)置連接在A2模擬引腳的光線傳感器為模擬信號(hào)端。
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首先，將LED燈長(zhǎng)腿插入13號(hào)引腳，短腿插入GND接地引腳;接著，將Arduino的5V和GND與面包板邊緣插槽連接（紅色與藍(lán)色標(biāo)注），再通過杜邦線將聲音傳感器和光線傳感器的VCC正極和GND接地也插接至面包板;然后將聲音傳感器的OUT信號(hào)輸出端連接至Arduino的2號(hào)數(shù)字引腳，光線傳感器的AO模擬信號(hào)輸出端連接至Arduino的A2模擬引腳;最后，通過數(shù)據(jù)線將Arduino與計(jì)算機(jī)USB接口連接（如圖1）。
2.Arduino IDE代碼編程實(shí)現(xiàn)“聲光雙控?zé)簟?/h3>
首先，在Arduino IDE中通過“int led = 13;”和“int SoundSensorPin = 2;”兩個(gè)語句，分別對(duì)LED燈和聲音傳感器的連接引腳進(jìn)行聲明;接著，在setup（）函數(shù)中通過“pinMode（led，OUTPUT）;”和“pinMode（SoundSensorPin，INPUT）;”兩個(gè)語句，設(shè)置13號(hào)引腳為輸出模式、2號(hào)引腳為輸入模式。
在loop（）函數(shù)中，先通過“int LightSensorValue
=analogRead（A2）;”語句，建立變量LightSensorValue，其值是讀取光線傳感器通過A2模擬引腳的傳輸數(shù)據(jù);再通過“int SoundSensorValue = digitalRead（SoundSensorPin）;”語句，建立變量SoundSensorValue，其值是讀取聲音傳感器通過2號(hào)數(shù)字引腳的傳輸數(shù)據(jù)。
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ue == LOW and LightSensorValue >= 500”，也就是判斷聲音傳感器的檢測(cè)值是否為0、光線傳感器的檢測(cè)值是否在500以上，當(dāng)這兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，就應(yīng)當(dāng)去控制LED燈發(fā)光：“digitalWrite（led，HIGH）;”，而且要讓它持續(xù)發(fā)光3秒：“delay（3000）;”。條件不成立的話，LED處于熄滅狀態(tài)，在else分支中通過“digitalWrite（led，LOW）;”語句來實(shí)現(xiàn)（如圖2）。
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