玩转Arduino控制器_入门小制作_刘健

这段程序代码很简单，前两行代码使用宏定义 (#def ine) 定义了硬件连接的接口，setup() 函数在板子上电的 时候只执行一次，我们在这里将干簧管接入的引脚定义为 输入状态 pinMode(Magnetic_pin,INPUT)。而 loop() 函数在 setup() 函数执行完后便一直循环运行，在这里我 们只让 Arduino 做一件事：如果 (if) 干簧管所连接的接口 digitalRead(Magnetic_pin) 读回来的电平是低电平 (== LOW)，则控制连接风扇的接口 digitalWrite(FAN_pin,H
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玩转 Arduino 控制器
——入门小制作
作者 / 刘健
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上期为大家介绍了 Arduino 互动电子入门套件，很多 ■■准备材料
朋友一定对它产生了浓厚的兴趣，Arduino 非常易于上手，
1N4007 二极管一个、10k 电阻一个、干簧管一个、IRF520 场效应管一个、
能够看到带叹号的未知设备，单击右键选择“更新驱动程序软件 (P)”，选择
“浏览计算机以查找驱动程序软件 (R)”( 图 8)，点击“浏览 (R)”选择“计算
机”→“D：”盘→“arduino-1.0.1”文件夹→选中“drivers”文件夹 ( 图 9)，
按“确定”键，点击“下一步”，如果弹出 windows 安全警扇
我们来设想制作一个这样的风扇：当温度高时电机旋转，温度低时电机停 转的智能温控风扇。看到这里大家是不是若有所思呢？这个小制作和刚完成的 干簧管控制电机有着一曲同工之妙呀，都是要控制电机，但似乎缺少些什么？ 要实现对温度感知这个功能，首先要找一个能够测量温度的元器件。LM35 温 度传感器就很不错，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输
其稳定通用的硬件模块、简洁实用的 IDE( 集成开发环境 )、 LM35 温度传感器一个、磁钢一块、塑料风扇一个、电机一个、Arduino 控制
通俗易懂的程序代码、免费开源的网络素材都成为吸引广 器一个、USB 连接线一条、面包板一块、面包板线若干 ( 图 3)。
大电子爱好者的亮点。
那么，请大家跟随我的步伐一起完成两个 Arduino 入
，说明程序
已经下载到控制器中。
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IGH) 电平为高，电机旋转；否则 (Else)，控制连接电机的接口 digitalWrite(F AN_pin,LOW) 电平为低，电机就老老实实的歇着吧！
制作到这里，我们的干簧管控制电机旋转就全部完工啦！看看我们最终的 实验效果吧。
终安装此驱动程序软件”( 图 10)，稍等片刻，安装成功。在“设备管理器”中
打开“端口 (COM 和 LPT)”项目，此时应能够看到“Arduino UNO R3(CO
M3)”( 图 11)，注意，这里不一定是 COM3，也有可能是 COM2、COM4、
COM5 等，先把它记下来。
打开 Arduino IDE，选择“工具”菜单→“串口”子菜单，选中刚才记下
麻雀虽小，五脏俱全，从简易的流水灯到复杂的机器 人，都有 Arduino IDE 的身影，全平台兼容是它的另一优
点，无论你是用微软操作系统还是苹果操作系统，都没问题！
大家刚刚下载到的 Arduino IDE 可能是英文界面的，Arduino IDE 支持多
种语言，因此我们可以切换到中文界面 ( 图 7)，方法是：打开 Arduino IDE →
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此外，电机两端反接了一个 1N4007 二极管，其目的 是为了保护 IRF520，这样能避免因为电机停转的过程中 会产生比较高的反向电动势击穿 IRF520。
第三步：按照连接图插接面包板，用红色的面包板线 连接所有的 5V 电路，用黑色的面包板线连接所有的 GND 电路。信号线则可用橙色或黄色的线连接 ( 图 6)。这样的 好处是检查电路非常方便，一目了然不易出错，希望大家 能够培养这样 的电路连接习 惯，对于提高 以后的电子制 作效率和成功 率有非常大的 帮助。
把程序代码 2 复制到 Arduino IDE 中，重复实验一的 步骤完成编译下载。
程序代码 2： #define FAN_pin 9 // 风扇接口 9 #define Magnetic_pin 5 // 干簧管接口 5 #define LM35_pin 1 //LM35 温度传感器接口 1 #define LED_pin 13 //LED 指示灯，温度高于阈值时点亮 #define High_level 28 // 设定高温阈值 int LM35_buffer = 0; // 温度值缓存 void setup() { pinMode(Magnetic_pin,INPUT); // 设定干簧管接口为输入状态 pinMode(LED_pin, OUTPUT); // 设定 LED 指示灯接口为输出状态 } void loop() { LM35_buffer = ( 5.0 * analogRead(LM35_pin) * 100.0) / 1024.0; // 读取 LM35 温度 if(LM35_buffer > High_level) { // 如果温度高于阈值 digitalWrite(LED_pin, HIGH); // 点亮 LED 灯 } else { digitalWrite(LED_pin,LOW); // 熄灭 LED 灯 } if((digitalRead(Magnetic_pin) == LOW) && (LM35_ buffer > High_level)){ // 如果有磁铁靠近干簧管且温度高于高温阈值 digitalWrite(FAN_pin,HIGH); // 电机旋转 }
来的“COM3”( 图 12)。最后还须配置目标电路板型号，“工具”菜单→“板卡”
子菜单→选中“Arduino Uno”( 图 13)。
■■软件编译
我们把程序代码 1 复制到 Arduino IDE 中，先校验一下，点击软件界面上
的校验按钮 ，稍后如果显示编译完毕
则表示程序没有问题。现在点击
下载按钮 ，稍等片刻，IDE 视窗下面的窗口显示下载完毕
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干 簧 管 又 是 怎 么 控 制 电 机 旋 转 的 呢？ 其 实 原 理 很 简 单，使用 Arduino 控制器对干簧管触点的开合状态进行判 断，如果干簧管闭合则控制电机旋转，干簧管断开则控制 电机停转。当然，为了便于观测电机的旋转动作，我们再 给电机配一顶帽子——扇叶。
“File”菜单→“Perferences”→“Editor language”下拉菜单中选择“简
体中文 Chinese Simplified”→重启 Arduino IDE。
■■驱动安装与配置软件
软件装好后，我们用 USB 线连接 Arduino 控制器到计算机。第一次连接
Arduino 控制器操作系统会提示找不到硬件，打开计算机的“设备管理器”，
利 用 刚 才 连 接 好 的 干 簧 管 控 制 电 机 旋 转 电 路， 对 照 图 16 的连接图我们只需要在面包板上插一个 LM35 和一 条黄色信号线就搞定了 ( 图 17) ！黄色面包板线一端连接 LM35 中间脚，一端连接 Arduino 控制器的 ANALOG IN 模拟端口 A5( 图 18)。 ■■程序部分
大 功 告 6 成，硬件安装 完毕，是不是很简单呀？不过要想让它工作起来，我们还 需要给硬件加上灵魂——程序。 ■■搭建集成开发环境
我们要在计算机上安装一个软件，名字叫做 Arduino IDE。Arduino IDE 可以在 Arduino 官网 http://arduino. cc/en/ 下载，该软件集编写、下载、串口监视器于一体的 集成开发环境，完全开源免费，它还是个绿色软件，解压 后可以直接运行，没有任何复杂的安装步骤，大家甚至可 以把它拷进 U 盘，随时随地玩转 Arduino ！
出电压与摄氏温度 成 线 性 比 例， 每 升高 1℃，输出电 压 增 加 10mV。 LM35 无 需 外 部 校准或微调，便可 提供 ±1/4℃的常 用室温精度，用在 这个智能温控风扇
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上足矣。所以只要在原来的电路基础上添枝加叶，就可以 得到这个智能的温控风扇啦！
3 当永久磁铁靠近干簧管或者有绕在干簧管上的线圈通电形 成的磁场使簧片磁化，那么簧片部分就会被磁力吸引。当 吸引力大于弹簧的弹力时，触点就会吸合；当磁力减小到 一定程度时，触点被弹簧的弹力打开。随着时代发展，现 在又新生出一种塑封干簧管，避免了传统玻璃干簧管易碎 的缺点。干簧管比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、 工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力 强等特点，工作可靠性很高。当我们想启动采用干簧管的 电路时，只需拿一小块磁钢 ( 图 2) 靠近干簧管就可以了。
门学习的小制作：干簧管控制电机旋转与智能温控电风扇。
相信通过我的介绍大家一定会对 Arduino 的入门学习豁然
开朗。
制作1：干簧管控制电机旋转
干簧管是什么呢？干簧管 ( 图 1) 是一种磁敏的特殊开 关，也称干簧继电器。它通常由两个或三个软磁性材料做 成的簧片触点，被封装在充有惰性气体 ( 如氮、氦等 ) 或 真空的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并 留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭触点。
else { // 否则 digitalWrite(FAN_pin,LOW); // 电机停转 } }
我们在刚才写好的程序基础上添加 LM35 接口和 LED 指示灯接口的宏定 义语句，还对高温阈值做了宏定义 (#define High_level 28)。跟之前的程序流 程类似，在 setup() 函数中添加一句初始化 LED 指示灯的语句，令连接 LED 指示灯的引脚为输出状态。在 loop() 函数中首先用 analogRead(LM35_pin) 函数读取 LM35 中间引脚的电压值，读出的数据缓存在 LM35_buffer 变量中。 如果温度高于阈值，则点亮 LED 指示灯，否则熄灭 LED 指示灯。接下来如果 有磁铁靠近干簧管并且温度高于阈值，则驱动电机旋转，否则控制电机停转。 ■■完成效果图