多途徑實現(xiàn)Arduino“聲光雙控?zé)簟?/h1>
2021-09-16 04:33:45曉東
電腦報 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來控制照明的電子裝置，其應(yīng)用場景是在光線昏暗時對一定強度的響聲做出亮燈“回應(yīng)”，持續(xù)十幾秒鐘后再關(guān)閉燈光照明，也就是必須要同時滿足光線較暗和響聲達到一定程度這兩個條件才會“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環(huán)境周圍的聲音與光線強弱，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，實現(xiàn)“聲光雙控?zé)簟惫δ堋?h3>1.實驗器材與電路連接
實驗器材：Arduino UNO主板一個，聲音傳感器一個，光線傳感器一個，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燈長腿插入13號引腳，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（紅色與藍色標注），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信號輸出端連接至Arduino的2號數(shù)字引腳，光線傳感器的AO模擬信號輸出端連接至Arduino的A2模擬引腳;最后，通過數(shù)據(jù)線將Arduino與計算機USB接口連接（如圖1）。
2.Arduino IDE代碼編程實現(xiàn)“聲光雙控?zé)簟?/h3>
首先，在Arduino IDE中通過“int led = 13;”和“int SoundSensorPin = 2;”兩個語句，分別對LED燈和聲音傳感器的連接引腳進行聲明;接著，在setup（）函數(shù)中通過“pinMode（led，OUTPUT）;”和“pinMode（SoundSensorPin，INPUT）;”兩個語句，設(shè)置13號引腳為輸出模式、2號引腳為輸入模式。
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號數(shù)字引腳的傳輸數(shù)據(jù)。
經(jīng)過實驗測試后發(fā)現(xiàn)，正常室內(nèi)光線時所測得的光線數(shù)據(jù)是220左右，用手捂住光線傳感器（模擬低光照條件）時測得的光線數(shù)據(jù)是930左右，而用手電照射光線傳感器時測得的光線數(shù)據(jù)是20左右，這說明光線越強，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，使其處于一個比較合適的檢測環(huán)境周圍聲音強度范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)“沒有聲音”時的檢測值是1（對應(yīng)HIGH高電平），“有聲音”時的檢測值是0（對應(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值是否為0、光線傳感器的檢測值是否在500以上，當(dāng)這兩個條件同時滿足時，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）;”語句來實現(xiàn)（如圖2）。
將程序編譯并上傳Arduino，對聲光雙控?zé)暨M行測試：當(dāng)室內(nèi)光線處于正常照明狀態(tài)時，音箱中音樂的強度再大，LED燈也不會亮;如果用手捂住光線傳感器，此時再播放音樂的話，LED燈就會應(yīng)聲而亮（如圖3）。同樣，當(dāng)光線傳感器被捂住時，保持周圍環(huán)境處于比較安靜的狀態(tài)，LED燈也不會發(fā)光。
3.Python代碼編程實現(xiàn)“聲光雙控?zé)簟?/h3>
借助pinpong庫模塊，在PythonIDLE編程環(huán)境中對Arduino進行代碼編程。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（）”語句的作用是實現(xiàn)對Arduino UNO板型的初始化操作（包括連接主板端口號的自動識別）;接著，分別建立led、SoundSensor和LightSensor三個變量，分別對應(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號引腳的LED燈為信號輸出端，語句“SoundSensor = Pin（Pin.D2， Pin.IN）”的作用是設(shè)置連接在2號數(shù)字引腳的聲音傳感器為信號輸入端，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端。
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來控制照明的電子裝置，其應(yīng)用場景是在光線昏暗時對一定強度的響聲做出亮燈“回應(yīng)”，持續(xù)十幾秒鐘后再關(guān)閉燈光照明，也就是必須要同時滿足光線較暗和響聲達到一定程度這兩個條件才會“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環(huán)境周圍的聲音與光線強弱，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，實現(xiàn)“聲光雙控?zé)簟惫δ堋?h3>1.實驗器材與電路連接
實驗器材：Arduino UNO主板一個，聲音傳感器一個，光線傳感器一個，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燈長腿插入13號引腳，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（紅色與藍色標注），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信號輸出端連接至Arduino的2號數(shù)字引腳，光線傳感器的AO模擬信號輸出端連接至Arduino的A2模擬引腳;最后，通過數(shù)據(jù)線將Arduino與計算機USB接口連接（如圖1）。
2.Arduino IDE代碼編程實現(xiàn)“聲光雙控?zé)簟?/h3>
首先，在Arduino IDE中通過“int led = 13;”和“int SoundSensorPin = 2;”兩個語句，分別對LED燈和聲音傳感器的連接引腳進行聲明;接著，在setup（）函數(shù)中通過“pinMode（led，OUTPUT）;”和“pinMode（SoundSensorPin，INPUT）;”兩個語句，設(shè)置13號引腳為輸出模式、2號引腳為輸入模式。
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號數(shù)字引腳的傳輸數(shù)據(jù)。
經(jīng)過實驗測試后發(fā)現(xiàn)，正常室內(nèi)光線時所測得的光線數(shù)據(jù)是220左右，用手捂住光線傳感器（模擬低光照條件）時測得的光線數(shù)據(jù)是930左右，而用手電照射光線傳感器時測得的光線數(shù)據(jù)是20左右，這說明光線越強，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，使其處于一個比較合適的檢測環(huán)境周圍聲音強度范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)“沒有聲音”時的檢測值是1（對應(yīng)HIGH高電平），“有聲音”時的檢測值是0（對應(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值是否為0、光線傳感器的檢測值是否在500以上，當(dāng)這兩個條件同時滿足時，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）;”語句來實現(xiàn)（如圖2）。
將程序編譯并上傳Arduino，對聲光雙控?zé)暨M行測試：當(dāng)室內(nèi)光線處于正常照明狀態(tài)時，音箱中音樂的強度再大，LED燈也不會亮;如果用手捂住光線傳感器，此時再播放音樂的話，LED燈就會應(yīng)聲而亮（如圖3）。同樣，當(dāng)光線傳感器被捂住時，保持周圍環(huán)境處于比較安靜的狀態(tài)，LED燈也不會發(fā)光。
3.Python代碼編程實現(xiàn)“聲光雙控?zé)簟?/h3>
借助pinpong庫模塊，在PythonIDLE編程環(huán)境中對Arduino進行代碼編程。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（）”語句的作用是實現(xiàn)對Arduino UNO板型的初始化操作（包括連接主板端口號的自動識別）;接著，分別建立led、SoundSensor和LightSensor三個變量，分別對應(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號引腳的LED燈為信號輸出端，語句“SoundSensor = Pin（Pin.D2， Pin.IN）”的作用是設(shè)置連接在2號數(shù)字引腳的聲音傳感器為信號輸入端，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端。
