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        Mixly開源項(xiàng)目設(shè)計(jì)20:溫濕度檢測(cè)裝置

        2017-12-23 17:12:13吳俊杰
        中國信息技術(shù)教育 2017年23期
        關(guān)鍵詞:植物

        吳俊杰

        冬季天氣常常非常干燥,有時(shí)室內(nèi)的暖氣會(huì)加劇這種干燥,這時(shí)成年人可能還可以接受,但是對(duì)于孩子來說,就有可能會(huì)引發(fā)一些呼吸系統(tǒng)的疾病。圖1是一個(gè)常用的寒暑表,上面標(biāo)明了對(duì)人體而言舒適的溫度和濕度是多少,溫度的范圍是18~24攝氏度,濕度的范圍是40%~70%。那么,我們當(dāng)下的室內(nèi)溫濕度狀況又是怎樣呢?讓我們通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置來測(cè)量一下。

        ● 電路連接

        圖2是DH11型溫濕度傳感器,它上面有一些能夠透氣的小孔,用來感知外面的環(huán)境參數(shù)。

        我們將溫濕度傳感器接到GVA1A2端口上,紅色LED接到GV23端口上,可以看到紅色LED亮了起來(如圖3),這說明現(xiàn)在的溫濕度情況不達(dá)標(biāo),需要調(diào)整。同時(shí),可以通過計(jì)算機(jī)的串口監(jiān)視器查看當(dāng)下的溫度和濕度情況,T表示溫度,H表示濕度(如圖4)。數(shù)據(jù)說明,當(dāng)下的環(huán)境確實(shí)比較干燥,如果向溫濕度傳感器的接收位置哈氣,提高傳感器周圍的空氣濕度,LED熄滅了,這就說明,此時(shí)溫濕度已經(jīng)達(dá)到比較適宜的狀態(tài)。

        ● 情境呈現(xiàn)

        我們可以將積木制作成一個(gè)表示攝氏度的大寫C的樣子,為了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固,采用雙層立體結(jié)構(gòu)(如圖5)。接著,將溫濕度計(jì)和溫濕度報(bào)警裝置固定在基礎(chǔ)支架上,這樣就完成了一個(gè)簡(jiǎn)易的溫濕度報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)(如圖6)。

        ● 原理揭秘

        溫濕度傳感器通過2號(hào)端口與主控連接,首先需要建立兩個(gè)數(shù)字變量T和H,分別用于存儲(chǔ)當(dāng)下的溫度和濕度,并且通過串口通訊的方式顯示出來,這樣我們就可以通過計(jì)算機(jī)每間隔1秒就收到一個(gè)當(dāng)下的溫濕度信息(如下頁圖7)。

        這里使用了連接字符串的功能,使得串口打印的結(jié)果更加易讀,溫度和濕度的顯示結(jié)果之間用空格間隔開(如下頁圖8)。

        為了實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能,使用“如果…否則…”結(jié)構(gòu),當(dāng)溫濕度適宜的時(shí)候,LED不亮,當(dāng)溫濕度有任何一個(gè)條件不達(dá)標(biāo)時(shí),LED都會(huì)點(diǎn)亮(如圖9)。這里的判定條件是“溫度適宜”,所以并且“濕度適宜”,判定條件相對(duì)比較復(fù)雜(如圖10)。這相當(dāng)于用了3個(gè)指令來達(dá)到溫度在18~24攝氏度之間、濕度在40%~70%之間這樣的判定條件。

        ● 成果拓展

        我們都知道植物的蒸騰作用可以給室內(nèi)加濕,而且每種植物的生長(zhǎng),也有其最適宜的溫度、濕度、環(huán)境光照、土壤濕度和肥力的綜合條件,我們可以制作一個(gè)溫濕度報(bào)警器的支架,放在植物的上面,這樣可以提醒我們通過給植物的葉片噴水,以調(diào)整室內(nèi)濕度,改進(jìn)之后還可以制作一個(gè)植物環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(如圖11)。

        此外,了解傳感器一般原理后,你可能會(huì)對(duì)溫濕度傳感器的工作原理產(chǎn)生一些疑問。為什么一個(gè)2號(hào)引腳既能夠顯示溫度數(shù)值,又能夠顯示濕度數(shù)值呢?我們知道,像光線傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器這樣的裝置它是通過電壓數(shù)值的高低來表現(xiàn)光照和旋轉(zhuǎn)角度的變化的,而且一個(gè)引腳只能輸入一種信息。那么,溫濕度傳感器是怎么做到用一個(gè)引腳輸入兩種信息的呢?秘密在于它實(shí)際上不是一個(gè)單一的電子元器件,它自帶了一塊溫濕度芯片,且不停地通過這一個(gè)引腳匯報(bào)“當(dāng)前溫度……、當(dāng)前濕度……”的信息。那么,主控板是怎么“聽懂”溫濕度傳感器的“匯報(bào)結(jié)果”的呢?這就需要它們之前就約定好一個(gè)匯報(bào)格式,而這個(gè)匯報(bào)格式就相當(dāng)于一本字典,在編程當(dāng)中每一個(gè)比較復(fù)雜的傳感器的使用都需要引入一本專門的針對(duì)這個(gè)傳感器的字典,稱其為“庫文件”,有了字典的幫助,我們就不需要了解復(fù)雜的翻譯過程,而直接閱讀結(jié)果了。

        事實(shí)上,Arduino的強(qiáng)大之處也在于很多人為了其他人更方便地使用各種設(shè)備,編寫了這些庫,這就讓我們可以更加方便地使用這些設(shè)備,暫時(shí)忽略那些我們不方便理解的部分,享受造物的樂趣。

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