Arduino教程: 震动探测

震动传感器,我们从名字中应该就可以判断,传感器能够检测震动中的物体。我们用什么来做震动传感器呢?那就是滚珠开关。滚珠开关,其内部含有导电珠子,器件一旦震动,珠子随之滚动,就能使两端的导针导通。

通过这个原理,我们可以做一些小玩具结合起来。只要传感器检测到东西震动,就会有信号输出。这里,我们想通过滚珠开关做个简单的震动传感器,并把震动传感器和LED的结合,当传感器检测到物体震动时,LED亮起,停止震动时,LED关闭。

所需元件

  • 1×  滚珠开关 SW200D  
  • 1×  5mm LED灯
  • 1×  220欧电阻

STEP 1:硬件连接
从滚珠开关这个名字,我们可以把它和什么联想在一起呢?就是按键开关,滚珠开关和Arduino教程 Lesson 4 –互动交通信号灯中介绍的按钮在硬件连接是完全相同的,原理也相似。只是使用方法不同而已。可以把下图对应交通灯的一起看,你会发现很多相似之处。滚珠开关也需要一个下拉电阻,LED需要一个限流电阻。

 

 

STEP 2:输入代码

完成硬件连接后,打开Arduino IDE,输入下面这段代码。

 

 

 

  1. //项目八 – 震动传感器
  2. int SensorLED = 13;       //定义LED为数字引脚13
  3. int SensorINPUT = 3;      //连接震动开关到中断1,也就是数字引脚3 
  4. unsigned char state = 0;
  5.  
  6. void setup() { 
  7.   pinMode(SensorLED, OUTPUT);         //LED为输出模式
  8.   pinMode(SensorINPUT, INPUT);        //震动开关为输入模式
  9.  
  10.   //低电平变高电平的过程中,触发中断1,调用blink函数
  11.   attachInterrupt(1, blink, RISING);   
  12. }
  13.  
  14. void loop(){
  15.       if(state!=0){              // 如果state不是0时
  16.         state = 0;               // state值赋为0
  17.         digitalWrite(SensorLED,HIGH);   // 亮灯
  18.         delay(500);          //延时500ms
  19.       }  
  20.       else 
  21.         digitalWrite(SensorLED,LOW);     // 否则,关灯

  22.  
  23. void blink(){                //中断函数blink()
  24. state++;             //一旦中断触发,state就不断自加
  25. }

 

当我们晃动板子时,LED灯也会随之亮,一旦停止晃动,LED灯又恢复到熄灭的状态。

 

STEP 3:代码回顾

先大致说下代码的运行过程。在没有任何打扰的情况下,程序在不断运行着…,让LED一直处于关闭。突然,被人打扰了(也就是晃动板子),就跳到中断函数blink()中(当然进入中断也是要条件的,我们后面说)。此时,state不断自加,连锁反应的,主函数中if函数检测到state不为0了,那么就让LED亮起了,同时又重新让state为0,等待下一次中断。如果没有中断的话,LED有恢复到关闭的状态。

 

中断函数attachInterrupt() 
什么是中断?打个比方吧,比如你在家好好的看电视,突然家里电话铃响了,那么你不得不停下看电视,先去接电话,等接完电话后,你又可以继续看电视啦!在整个过程中,接电话就是一个中断过程,电话铃响就是中断的标志,或者说是中断条件。

现在知道中断是什么意思了,再回到attachInterrupt()函数,它是一个当外部发生中断时,才被唤醒的函数。区别于其他函数,它依附于中断引脚才发生。大多数板子都有两个外部中断引脚:数字引脚2(中断0)和数字引脚3(中断1)。中断0与中断1是中断号,在函数中需要用到。不同板子,中断号对应引脚可能不同,可以查阅Arduino官方编程语法手册(http://arduino.cc/en/Reference/AttachInterrupt)。

attachInterrupt()需要三个传递参数:

 

  1. attachInterrupt(interrupt, function, mode)

interrupt:中断号0或者1。如果选择0的话,连接到数字引脚2上,选择1的话,连接到数字引脚3上。

function:调用的中断函数名。写中断函数时,需要特别说明以下三点:

  • 我们在写中断函数的时候,该函数不能含有参数和返回值。也就是说,要是一个无返回值的函数。
  • 中断函数中不要使用delay()和millis()函数,因为数值不会继续变化。
  • 中断函数中不要读取串口,串口收到的数据可能会丢失。


mode:中断的条件。只有特定的以下四种情况:

  • LOW:当引脚为低电平时,触发中断。
  • CHANGE 当引脚电平发生改变时,触发中断。
  • RISING 当引脚由低电平变为高电平时,触发中断。
  • FALLING 当引脚由高电平变为低电平时,触发中断。

 

知道了attachInterrupt()函数的用法,回归到我们的代码中:

 

  1. attachInterrupt(1, blink, RISING);

对应上面说明看。1,指中断号1。所以滚珠开关接到数字引脚3。blink是我们下面要调用的中断函数。RISING,指引脚3在由低变为高的一瞬间,中断触发。

为什么要选RISING呢?由于硬件我们还没提到,我们就先滚珠开关想象成按键。在按键没按下的时,是断开的,引脚3处于低的状态。一旦被按下,就和5V导通,变为高。这个过程是引脚由低电平变高电平的过程,所以选择RISING模式。

STEP 4:硬件回顾

 

滚珠开关

滚珠开关,也叫做珠子开关,震动开关等等。虽然叫法不同,不过原理是相同的。就是通过珠子滚动接触导针的原理来控制电路的通断。看下结构图就明白了。

 

滚珠开关内部两个珠子,通过珠子滚动接触导针的原理来控制电路的接通或者断开。传感器震动或者晃动时,珠子就会接触导针,从而导通。还需要注意的一点是,由于滚珠开关的内部构造,滚珠开关只有一头是导通的,金色导针一端是导通的,银色导针一端是不导通的。这也就是为什么,往金色一端倾斜,灯会点亮,而偏向银色一端倾斜时,灯不会被点亮的原因。