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些域贯
5 years ago
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1 互動式感測器 1 傳感器與感測器 2 自動感光開燈小夜燈 3 感應人體自動開燈 4 倒車距離雷達講師張傑帆 Chang, Jie-Fan 感測器 ( 傳感器 ) 是一種物理裝置或生物器官, 能夠探測感受外界的信號物理條件 ( 如光熱濕度 ) 或化學組成 ( 如煙霧 ), 並將探知的信息傳遞給其他裝置或器官感測器的作用是將一種能量轉換成另一種能量形式, 所以不少學者也用換能器 - Transducer 來稱謂感測器 -Sensor NTU CSIE

2 前言數位訊號我們指的是單純的兩種狀態變化, 例如門的開關燈的亮暗, 就像是太極符號中的黑與白, 填滿了整個圓, 在數位的世界裡是容不下第三者的, 數位的世界是兩者對立的類比訊號則完全顛覆了數位世界, 例如夕陽的餘暉下, 左邊增一些黃, 右邊畫一筆白, 整個遠方的天空隨著時間的漂移, 時時刻刻都有不一樣的感覺一整天的天際從鵝肚白到滿天星際, 千百種的形容與感覺 NTU CSIE 數位訊號和類比訊號的差異

3 Arduino 上還有類比訊號的偵測腳位, 我們可以經由這些接腳來感應外在的物理世界變化 NTU CSIE Arduino 類比訊號腳位因為類比訊號是 Analog Signal, 在板子上可以看到 ANALOG IN 的標記, 有 A0 到 A5 共六隻的類比訊號輸入腳位

4 電壓訊號的量測微控制器的接腳都是電壓的介面, 包含通訊也是電壓訊號的變化來讓另一台設備能夠接收到訊息的轉換整個訊號的階層數位訊號中, 我們透過每一固定長度的 0 和 1 的變化組合成字元, 再解析成文字訊息類比訊號中, 靠的是所謂的解析度解析度 (resolution) 是指 Arduino 或是一個設備可以感知到的細節 NTU CSIE

5 解析度 P.89 所有的電腦和微處理器的核心都只能處理數位訊號, 類比訊號在這樣一個數位訊號的世界裡變形為一種變化的形式, 這樣的訊號不再是連續的, 不同時間點上的訊號值被劃分到臨近的變化值上, 因此實際中的真實值不能在曲線中完全實作, 數位訊號與真實值存在一定的偏差數位訊號世界裡的類比訊號 NTU CSIE

6 讀取類比值對 Arduino 而言, 類比資料就是 0V 到 5V 之間的電壓變化值, 例如 :0.8V, 2.7V, 3.6V,... 類比轉成數位的過程讀取類比值的語法 NTU CSIE

7 從序列埠讀取類比輸入值用可變電阻建立一個電壓調節器, 讓輸出電壓隨著電阻值的變化而改變, 藉以模擬類比資料 NTU CSIE

8 認識類比 / 數位 (A/D) 轉換感測模組 Arduino 板物理量感測器微電壓 ( 或微電流 ) 類比信號數位信號放大整形 A/D 轉換器微電腦系統感測器圖 8-1 數位應用系統感測器的功用是將物理量轉換成電氣信號, 著重在轉換特性精確度線性度與可靠性隨著不同的環境與應用而有不同的形狀, 感測輸出有電壓電流或電阻等三種形式, 如果是電流或電阻輸出, 必須先轉換成電壓信號通常由感測器轉換輸出的電壓或電流都很小, 都必須再將輸出信號放大, 才能實際應用放大整形因為感測器的輸出電壓或電流通常很小, 所以必須加以放大整形溫度補償等, 才能得到準位明確的信號常使用的放大整形元件為運算放大器 (operational amplifier, 簡記 OPA)

9 認識類比 / 數位 (A/D) 轉換 A/D 轉換器的功用是將類比信號 ( 通常是電壓 ) 轉成數位信號, 著重在精確度解析度與轉換速度在 Arduino UNO 等標準板子上, 有 6 個類比輸入接腳 A0~A5 Arduino Mini 和 Nano 板子有 8 個類比輸入接腳 A0~A7 Arduino Mega 板子則有 16 個類比輸入接腳 A0~A15 Arduino 內建 10 位元 A/D 轉換器, 會將類比輸入電壓 0~5V 轉換成 0~1023 數位值, 可以使用 analogread() 函式讀取數位值至少需 100 S 的時間來讀取類比輸入, 所以最大讀取速率是每秒次

10 函式說明 analogread( ) 函式 analogread( ) 函式功用是將類比輸入腳電壓 0~5V 轉換成數位值 0~1023, 只有一個參數 pin 可以設定, 在 UNO 板子 pin 值為 0~4, 在 Mini 和 Nano 板子的 pin 值為 0~7, 在 Mega 板子的 pin 值為 0~15 analogread( ) 函式的傳回值為整數 0~1023 格式 : analogread(pin) 範例 : int val; val=analogread(0); // 讀取 A0 腳類比輸入電壓並轉成數位值

實作練習 8-3-1 讀取類比電壓值實習功能說明 : 使用 Arduino 板讀取類比電壓值, 並顯示於 Serial Monitor 視窗電壓值可以由如圖 8-2 所示可變電阻 (variable resistance, 簡記 VR)

11 實作練習讀取類比電壓值實習功能說明 : 使用 Arduino 板讀取類比電壓值, 並顯示於 Serial Monitor 視窗電壓值可以由如圖 8-2 所示可變電阻 (variable resistance, 簡記 VR) 第 2 腳調整輸入, 第 1 腳接 +5V 電源, 第 3 腳接地當可變電阻旋轉向上時, 電壓值增加, 最大值為 +5V, 當可變電阻旋轉向下時, 電壓值減少, 最小值為 0V 1 2 VR 3 (a) 元件 (b) 符號圖 8-2 可變電阻

實作練習電路圖及麵包板接線圖 : RESET SCL SDA AREF GND 13 12 ~11 ~10 ~9 L

12 實作練習電路圖及麵包板接線圖 : RESET SCL SDA AREF GND ~11 ~10 ~9 L TX RX ~6 ~5 DIGITAL (PWM~) UNO ~3 TX 1 RX ON 16MHz VR 10k ATMEGA328P POWER IOREF RESET 3.3V 5V GND GND Vin ANALOG IN A0 A1 A2 A3 A4 A5 圖 8-3 讀取類比電壓值實習電路圖圖 8-4 讀取類比電壓值實習麵包板接線圖

13 實作練習程式 : ch8-1.ino I301.ino const int refvolts=5; // 使用 5V 參考電壓的 Arduino 板 int val; // 數位值 float volts; // 類比電壓 void setup() { Serial.begin(9600); // 初始化串列埠, 傳輸速率為 9600 baud } void loop() { val=analogread(0); // 讀取類比值電壓 volts=(float)val*refvolts/1024; // 將數位值轉成類比值 Serial.print("voltage="); // 印出 "voltage=" Serial.print(volts,2); // 印出類比電壓值 Serial.println("V"); // 印出 "V" delay(1000); // 延遲 1 秒 }

14 回家 / 課堂小練習 1. 設計 Arduino 程式, 使用 Arduino 板讀取兩個類比電壓值, 並顯示於 Serial Monitor 視窗 2. 設計 Arduino 程式, 使用 Arduino 板讀取類比電壓值, 並顯示於 Serial Monitor 視窗當類比電壓大於 2.5V 則 LED 亮, 否則 LED 不亮 Hint: pinmode(pin, OUTPUT/INPUT) digitalwrite(pin, HIGHT/LOW) analogwrite(pin, value)

函式說明 8-2-4 map( ) 函式 map( ) 函式功用是改變整數數值 value 的上下限範圍, 由原來的下限 fromlow 變成新的下限 tolow, 由原來的上限 fromhigh, 變成新的上限

15 函式說明 map( ) 函式 map( ) 函式功用是改變整數數值 value 的上下限範圍, 由原來的下限 fromlow 變成新的下限 tolow, 由原來的上限 fromhigh, 變成新的上限 tohigh 格式 : map(value,fromlow,formhigh,tolow,tohigh) 範例 : value=map(value,0,1023,0,100); //value 由原來範圍 0~1023 轉成 0~100

16 實作練習電位器控制 LED 閃爍速度實習功能說明 : 使用 Arduino 板讀取類比電壓值, 控制 LED 閃爍速度當類比電壓值愈小時,LED 閃爍速度愈慢, 當類比電壓值愈大時,LED 閃爍速度愈快電路圖及麵包板接線圖 : RESET SCL SDA AREF GND ~11 ~10 ~9 8 L TX RX 7 ~6 ~5 4 ~3 2 TX 1 RX 0 DIGITAL (PWM~) UNO ON VR 16MHz 10k 220 ATMEGA328P POWER IOREF RESET 3.3V 5V GND GND Vin ANALOG IN A0 A1 A2 A3 A4 A5 LED 圖 8-5 電位器控制 LED 閃爍速度電路圖

17 實作練習電位器控制 LED 閃爍速度麵包板接線圖

18 實作練習程式 : ch8-2.ino I302.ino const int led=2; //LED 連接至數位接腳 2 int val; // 數位值 void setup() { pinmode(led,output); // 設定數位接腳 2 為輸出模式 digitalwrite(led,high); //LED 暗 } void loop() { val=analogread(0); // 讀取類比輸入電壓並轉換成數位值 val=map(val,0,1023,1000,100); // 重新調整數位值範圍 digitalwrite(led,high); // 關閉 LED delay(val); // 延遲 digitalwrite(led,low); // 點亮 LED delay(val); // 延遲 }

19 回家 / 課堂小練習 1. 設計 Arduino 程式, 使用 Arduino 板讀取類比電壓值, 控制 LED 閃爍速度當類比電壓值愈小時,LED 閃爍速度愈快, 當類比電壓值愈大時,LED 閃爍速度愈慢 2. 設計 Arduino 程式, 使用 Arduino 板讀取類比電壓值, 控制 LED 亮度當類比電壓值愈小時,LED 較暗, 當類比電壓值愈大時,LED 較亮

20 回家練習 LED 數位電壓表實習功能說明 : 使用 Arduino 板讀取類比電壓值 0~5V, 並以如圖 8-7 所示之 10 個 LED 排 (bar) 顯示對應的類比電壓值, 每個 LED 代表 0.5V 電壓刻度例如類比電壓為 3V, 則點亮 6 個 LED 圖 8-7 LED 排

21 IOREF RESET 3.3V 5V GND GND Vin A0 A1 A2 A3 A4 A5 RESET SCL SDA AREF GND ~11 ~10 ~9 8 7 ~6 ~5 4 ~3 2 TX 1 RX 0 回家練習電路圖及麵包板接線圖 : L TX RX DIGITAL (PWM~) UNO ON 16MHz VR 10k 220 ATMEGA328P POWER ANALOG IN LED 排圖 8-8 LED 數位電壓表實習電路圖

22 回家練習圖 8-9 LED 數位電壓表實習麵包板接線圖

23 回家練習程式 : ch8-3.ino I303.ino const int led[10]={2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}; // 數位接腳 2~11 連接 LED int i; // 索引值 int val; // 類比值 void setup() { for(i=0;i<10;i++) // 設定數位接腳 2~11 為輸出模式 pinmode(led[i],output); } void loop() { val=analogread(0); // 讀取類比值 val=map(val,0,1023,0,9); // 將 0~1023 類比值轉換成 0~9 for(i=0;i<=val;i++) // 設定編號 0~val 的 LED 亮 digitalwrite(led[i],high); for(i=val+1;i<10;i++) // 設定編號 val+1~9 的 LED 暗 digitalwrite(led[i],low); }

24 回家練習 1. 設計 Arduino 程式, 使用 Arduino 板讀取類比電壓值 0~5V, 並以 10 個 LED 排閃爍顯示對應的類比電壓值, 每個 LED 代表 0.5V 電壓刻度 2. 設計 Arduino 程式, 使用 Arduino 板讀取類比電壓值 0~5V, 並以 10 個 LED 排單燈顯示對應的類比電壓值, 每個 LED 代表 0.5V 電壓刻度 3. 請設計一電路, 可量一 3 號電池之電壓, 以 5 顆 LED 顯示其剩餘電量 ( 電壓 )

實作練習 8-3-4 光線偵測實習功能說明 : 使用 Arduino 板配合光線偵測元件偵測光線的強弱, 並以 LED 指示光線的強弱當光線轉暗時, 點亮 LED, 當光線轉強時, 關閉 LED 如圖 8-10 所示光敏電阻 (light dependent

25 實作練習光線偵測實習功能說明 : 使用 Arduino 板配合光線偵測元件偵測光線的強弱, 並以 LED 指示光線的強弱當光線轉暗時, 點亮 LED, 當光線轉強時, 關閉 LED 如圖 8-10 所示光敏電阻 (light dependent resistor, 簡記 LDR 或 CdS) 是最簡單的光線偵測元件當光線愈強, 光電流愈大, 其內部電阻愈小, 最小的電阻稱為亮電阻在完全沒有光線照射狀態下則稱為暗電阻本例 CDS 亮電阻約 170, 暗電阻約 5M (a) 元件 (b) 符號圖 8-10 光敏電阻

26 使用光敏電阻製作小夜燈使用光敏電阻和另一個電阻構成分壓電路 ; 光敏電阻會隨著光線變化改變阻值 NTU CSIE

27 IOREF RESET 3.3V 5V GND GND Vin A0 A1 A2 A3 A4 A5 RESET SCL SDA AREF GND ~11 ~10 ~9 8 7 ~6 ~5 4 ~3 2 TX 1 RX 0 實作練習電路圖 : L TX RX DIGITAL (PWM~) UNO ON 16MHz ATMEGA328P 10k 220 POWER ANALOG IN LED 圖 8-11 光線偵測實習電路圖

28 實作練習光線偵測實習麵板包接線圖

29 實作練習程式 : ch8-4.ino I304.ino const int cds=0; //CdS 連接至類比接腳 0 const int led=2; //LED 連接至數位接腳 2 int val; // 數位值 float volts; // 類比輸入電壓值 void setup() { pinmode(led,output); // 設定數位接腳 2 為輸出模式 digitalwrite(led,high); // 關閉 LED } void loop() { val=analogread(cds); // 讀取類比輸入電壓值 if(val>512) // 先實際測試現場亮度再決定數值 // 光線較亮? digitalwrite(led,low); // 光線較亮, 則關閉 LED else // 光線較暗 digitalwrite(led,high); // 光線較暗, 則點亮 LED }

30 回家 / 課堂小練習 1. 設計 Arduino 程式, 使用 Arduino 板配合 CDS 元件偵測光線的強弱, 並以 LED 指示 if-else if 敘述光線的強弱當光線轉暗時, 閃爍 LED, 當光線轉強時, 關閉 LED 2. 設計 Arduino 程式, 使用 Arduino 板配合 CDS 元件偵測光線的強弱, 並以三個 LED 指示光線的強弱當光線轉暗時, 只有 LED1 亮 ; 當光線介於全暗與全亮之間時, 只有 LED2 亮 ; 當光線轉強時, 只有 LED3 亮 Hint. 可使用 if-else if 語法使用 if-else if 敘述時, 必須注意 if 與 else if 的配合, 其原則是 else if 要與最近且未配對的 if 配成一對, 通常我們都是以 Tab 定位鍵或空白字元來對齊配的 if-else, 才不會有錯誤動作出現在 if 敘述或 else 敘述內, 如果只有一行述時, 可以不用加大括號 {}, 但是一行以上敘述時, 一定要加上大括號 "{ } 指令格式 if( 條件 1 ) // 條件 1 成立? { // 條件 1 成立, 執行敘述 1 // 敘述 1; } else if( 條件 2 ) // 條件 2 成立? { // 條件 2 成立, 執行敘述 2 // 敘述 2; } else if( 條件 3 ) // 條件 3 成立? { // 條件 3 成立, 執行敘述 3 // 敘述 3; } else // 條件皆不成立 { // 條件皆不成立, 執行敘述 4 // 敘述 4; }

31 認識紅外線可見光紅外線和電波, 都是電磁波的一種靠近電磁波部分的遠紅外線, 是一種熱能 ; 凡是會產生熱能的物體, 都會散發紅外線, 溫度不同, 波長也不一樣, 人體在常溫下所釋放的紅外線波長約 10μm( 微米 ) NTU CSIE

32 人體紅外線感測器人體紅外線感測器相當於電子開關, 平常輸出低電位 (0V), 偵測到人體移動時, 變成高電位 (3.3V) NTU CSIE

實作練習 8-3-5 移動偵測實習功能說明 : 使用 Arduino 板配合移動偵測器偵測人或動物的移動, 當有人靠近時, 閃爍 LED, 當無人靠近時, 關閉 LED 如圖

等三支腳, 有效偵測範圍可達 20 呎 PIR 元件的正常狀態為 LOW, 有兩種觸發模式可以選擇 : 一個模式是 PIR 受到觸發時,OUT 輸出腳會維持在 HIGH 狀態 (

33 實作練習移動偵測實習功能說明 : 使用 Arduino 板配合移動偵測器偵測人或動物的移動, 當有人靠近時, 閃爍 LED, 當無人靠近時, 關閉 LED 如圖 8-13 所示為 Prarallax 公司生產的被動式紅外線感測器 # (Passive Infra-Red, 簡記 PIR), 有 +5V GND OUT 等三支腳, 有效偵測範圍可達 20 呎 PIR 元件的正常狀態為 LOW, 有兩種觸發模式可以選擇 : 一個模式是 PIR 受到觸發時,OUT 輸出腳會維持在 HIGH 狀態 ( 短路夾連接至 H), 另一個模式是 PIR 受到觸發時, 會先短暫維持在 HIGH 狀態, 然後再變成 LOW 狀態 ( 短路夾連接至 L) OUT +5V GND (a) 元件 (b) 符號

34 HC-SR501 Ground: Connect to your Ground or 0V Output: High 3.3V - Low 0V 5-20V: Connect to your power supply positive voltage - between 5V and 20V Detection Range: 7m Approx. Detection Angle: 120 Degrees Approx. NTU CSIE

實作練習電路圖及麵包板接線圖 : RESET SCL SDA AREF GND 13 12 ~11 ~10 ~9 ~6 ~5

35 實作練習電路圖及麵包板接線圖 : RESET SCL SDA AREF GND ~11 ~10 ~9 ~6 ~5 DIGITAL (PWM~) ~ TX 1 RX 0 L ON UNO TX RX 16MHz OUT +5V GND 220 ATMEGA328P LED POWER IOREF RESET 3.3V 5V GND GND Vin ANALOG IN A0 A1 A2 A3 A4 A5 圖 8-14 移動偵測實習電路圖圖 8-15 移動偵測實習麵包板接線圖

36 實作練習程式 : ch8-5.ino I305.ino const int led=13; //LED 連接至數位腳 13 const int PIRout=2; //PIR 感測器輸出接至數位腳 2 void setup() { pinmode(led,output); // 設定數位腳 13 為輸出模式 pinmode(pirout,input); // 設定數位腳 2 為輸入模式 } void loop() { int val=digitalread(pirout); // 讀取 PIR 狀態 (PIR 短路夾連接至 H) if(val==high) //PIR 輸出狀態為 HIGH( 有物體移動 )? { digitalwrite(led,high); // 閃爍 LED delay(50); // 點亮 LED 50ms digitalwrite(led,low); delay(50); // 關閉 LED 50ms } else //PIR 輸出狀態為 LOW digitalwrite(led,low); // 關閉 LED }

37 回家 / 課堂小練習 1. 設計 Arduino 程式, 使用 Arduino 板配合移動偵測器偵測人或動物的移動, 當有人靠近時, 點亮 LED, 當無人靠近時, 關閉 LED 2. 設計 Arduino 程式, 配合移動偵測器設計自動小夜燈, 當有人靠近時, 點亮 LED 20 秒後關閉, 當無人靠近時, 關閉 LED ( 晚上 )

38 認識超音波高於人耳可聽見的最高頻率以上的聲波, 稱為超音波從聲音的傳播速度和傳播時間, 可求出距離, 而物體的實際距離是傳播時間的一半, 從此可求得 1 公分距離的聲波傳遞時間約為 58µs( 微秒 ): NTU CSIE

39 超音波感測器元件簡介超音波感測器模組上面通常有兩個超音波元件, 一個用於發射, 一個用於接收 ; 也有收發一體型在觸發腳位輸入 10 微秒以上的高電位, 即可發射超音波 ; 發射之後, 接收到傳回的超音波之前, 回應腳位將呈現高電位 NTU CSIE

40 超音波數位量尺藉由測量脈衝時間長度的 pulsein() 函數, 可得知超音波的回應時間並藉此計算距離 NTU CSIE

41 函式說明 pulsein( ) 函式 pulsein( ) 函式功用是讀取上一個指定數位接腳的脈波寬度有 pin value timeout 等三個參數可以設定,pin 參數設定所要讀取脈波的數位接腳,value 參數設定脈波的讀取類型 : 高電位 (HIGH) 或低電位 (LOW), timeout 參數設定讀取脈波寬度的等待時間, 預設值是 1 秒 pulsein( ) 函式的傳回值為所要讀取脈波類型的寬度, 單位為微秒 ( s), 資料型態為 unsigned long 如果同時設定超時等待時間, 超時 (timeout) 後仍然沒有脈波產生, 則傳回值為 0 此函式可以讀取的脈波長度從 10 微秒到 3 分鐘格式 : pulsein(pin,value,timeout) 範例 : unsigned long duration; duration=pulsein(3,high); // 讀取數位接腳 3 脈波信號高電位的寬度

42 HC-SR04 HC-SR04 是一個超音波感測器探測的距離為 2cm-400cm 精度為 0.3 cm 感應角度為 15 度 HC-SR04 總共只有 4 支接腳 HC-SR04 Arduino Vcc +5V Trig GPIO Echo GPIO GND GND NTU CSIE

43 實作練習

44 NTU CSIE I306.ino

45 回家 / 課堂小練習 1. 設計 Arduino 程式, 使用 Arduino 板配合 PING))) 超音波距離感測器測量物體的距離 ( 單位 : 英吋 ), 以 Serial Monitor 視窗顯示距離, 並控制一個 LED 閃爍速度, 距離愈近, 則 LED 閃爍速度愈快 2. 設計 Arduino 程式, 使用 Arduino 板配合 PING))) 超音波距離感測器測量物體的距離 ( 單位 : 公分 ), 以 Serial Monitor 視窗顯示距離, 並控制一個 LED 閃爍速度及一個蜂鳴器嗶聲, 距離愈近, 則 LED 閃爍速度愈快且蜂鳴器嗶聲愈急促回家作業測距離音樂盒 - 請用超音波距離感測器, 測量物體的距離 1~5cm 播放小蜜蜂 5~10cm 播放小星星超過 10cm 播放其它任何你喜歡的曲目 NTU CSIE

46 另一種感測器距離測量實習使用 PING))) 超音波距離感測器功能說明 : 使用 Arduino 板配合 PING))) 超音波距離感測器測量物體的距離 ( 單位 : 公分 ), 以 Serial Monitor 視窗顯示距離, 並控制一個 LED 閃爍速度, 距離愈近, 則 LED 閃爍速度愈快如圖 8-16 所示為 Prarallax 公司生產的 PING))) 超音波距離感測器 (#28015), 依序有 SIG +5V GND 等三支腳, 有效距離測量範圍從 2 公分到 3 公尺首先 Arduino 必須先產生至少維持 2 微秒 ( 典型值 5 微秒 )HIGH 的脈波至 PING))) 超音波距離感測器的 SIG 腳, 然後感測器會發射 200 s@40khz 的超音波信號至物體端, 當超音波信號經由物體反射回到感測器時, 感測器會由 SIG 腳再傳一個 PWM 信號給 Arduino 板, 且 PWM 信號脈寬與音波傳遞來回距離成正比, 單位為微秒音波速度每秒 340 公尺, 約等於每公分 29 微秒, 因此來回的總距離 = 脈寬時間 /29, 則單程距離 ( 單位公分 )= 脈寬時間 /29/2

47 實作練習 GND +5V SIG (a) 元件 (b) 符號圖 8-16 PING))) 超音波感測器

實作練習電路圖及麵包板接線圖 : RESET SCL SDA AREF GND 13 12 ~11 ~10 ~9 8 7 ~6 ~5

48 實作練習電路圖及麵包板接線圖 : RESET SCL SDA AREF GND ~11 ~10 ~9 8 7 ~6 ~5 4 ~3 DIGITAL (PWM~) TX 1 RX 0 L ON UNO TX RX 16MHz GND +5V SIG 220 ATMEGA328P LED POWER IOREF RESET 3.3V 5V GND GND Vin ANALOG IN A0 A1 A2 A3 A4 A5 圖 8-17 PING))) 距離測量電路圖圖 8-18 PING))) 距離測量麵包板接線圖

49 實作練習程式 : ch8-6.ino I307.ino const int led=13; //LED 連接至數位接腳 13 const int sig=2; //PING))) 連接至數位接腳 2 void setup() { Serial.begin(9600); // 初始化串列埠, 設定鮑率 9600bps pinmode(led,output); // 設定數位接腳 13 為輸出模式 digitalwrite(led,high); // 關閉 led } void loop() { unsigned long cm; // 距離 ( 單位 : 公分 ) pinmode(sig,output); // 設定數位接腳 2 為輸出模式 cm=ping(sig); // 讀取物體距離 Serial.print("distance="); // 顯示 "distance=" 字元 Serial.print(cm); // 顯示物體距離 Serial.println("cm"); // 顯示 "cm" 字元 digitalwrite(led,high); // 距離愈近,LED 閃爍速度愈快 delay(cm*10); // 延遲 digitalwrite(led,low); delay(cm*10); }

50 實作練習 int ping(int sig) { unsigned long cm; // 距離 ( 單位 : 公分 ) unsigned long duration; // 脈寬 ( 單位 : 微秒 ) pinmode(sig,output); // 設定數位接腳 2 為輸出模式 digitalwrite(sig,low); // 輸出脈寬 5 s 的脈波啟動 PING))) delaymicroseconds(2); digitalwrite(sig,high); delaymicroseconds(5); digitalwrite(sig,low); pinmode(sig,input); // 設定數位接腳 2 為輸入模式 duration=pulsein(sig,high); // 讀取與物體距離成正比的脈波 HIGH 時間 cm=duration/29/2; // 計算物體距離 ( 單位 : 公分 ) return cm; // 傳回物體距離 ( 單位 : 公分 ) }

51 感測器介紹 GND +5V TX RX AN PW BW (a) 元件 (b) 符號圖 8-19 EZ1 超音波感測器

52 實作練習電路圖及麵包板接線圖 : RESET SCL SDA AREF GND ~11 ~10 ~9 8 L TX RX 7 ~6 ~5 4 ~3 2 TX 1 RX 0 DIGITAL (PWM~) UNO ON 16MHz ATMEGA328P POWER IOREF RESET 3.3V 5V GND GND Vin ANALOG IN A0 A1 A2 A3 A4 A5 GND +5V TX RX AN PW BW 220 LED 圖 8-20 EZ1 距離測量電路圖

AN INTRODUCTION TO PHYSICAL COMPUTING USING ARDUINO, GRASSHOPPER, AND FIREFLY (CHINESE EDITION ) INTERACTIVE PROTOTYPING

AN INTRODUCTION TO PHYSICAL COMPUTING USING ARDUINO, GRASSHOPPER, AND FIREFLY (CHINESE EDITION ) INTERACTIVE PROTOTYPING 前言 - Andrew Payne 目录 1 2 Firefly Basics 3 COMPONENT TOOLBOX 目录 4 RESOURCES 致谢