多途径实现Arduino“红外感应灯”

牟东

在Arduino开源硬件编程中，常规的方法是在Arduino IDE环境下用C语言(包括C++)编写代码，简单高效。中小学生通常从图形化编程开始，通过结合高度集成和编译的“积木”模块，如Mind+、Mixly等，达到同样的编程效果。另外，我们可以借助PinPong库模块用Python编写代码，也可以让Arduino控制各种外设，实现非常丰富的功能。以“红外感应灯”为例——当有物体靠近时(默认值为2 ~ 30cm)，Arduino控制LED灯发光；否则，LED灯保持熄灭。1.实验设备和电路连接

实验器材：Arduino UNO主板一个，红外线传感器一个，红色LED灯一支，三色公对母杜邦线各一根。首先将LED灯长腿（正极）插入13号引脚，短腿（负极）插入与之相邻的GND接地引脚;接着将三根杜邦线一端与红外传感器相连，红色线将VCC引脚与Arduino的5V引脚连接，黑色线负责接地（两端均连接GND），黄色线将红外传感器的OUT信号输出端与Arduino的7号引脚相连;最后，通过数据线将Arduino与计算机USB接口连接，准备开始编程（如图1）。

设备:Arduino UNO主板一块，红外传感器一块，红色LED灯一块，三色公母杜邦线一块。首先，将LED灯的长腿(阳极)插入13号针脚，短腿(阴极)插入相邻的GND接地针脚；然后，三根杜棒线的一端接红外传感器，红线连接VCC管脚与Arduino的5V管脚，黑线负责接地(两端接GND)，黄线连接红外传感器的OUT信号输出端与Arduino的7号管脚；最后通过数据线将Arduino与电脑的USB接口连接，准备开始编程(如图1)。

2.常规Arduino IDE代码编程实现“红外感应灯”

首先，用语句“int led = 13”在Arduino IDE中定义并分配两个变量红色LED灯插入第13针，说明“int irSensorPin = 7；”插入7号插脚的红外传感器；然后，在setup()函数中写两条语句:“pinMode(led，OUTPUT)；”的作用是声明LED灯的引脚(13号)为输出模式，以及“pinMode(irSensorPin，INPUT)；”的功能是将红外传感器引脚(7号)声明为输入模式。

最后，在loop（）函数中写入一个“if…else…”选择结构，其中的判断条件是“digitalRead（irSensorPin） == HIGH”，即判断从红外传感器中读取的数字信号是否为HIGH高电平;高电平是对应“没有物体进入检测范围”的情况，因此后面要写一个“digitalWrite（led，LOW）;”语句，控制LED灯处于低电平的熄灭状态;如果条件不成立，说明红外传感器检测到“有物体进入”，则在else后面写一个“digitalWrite（led，HIGH）;”语句，控制LED灯处于高电平的发光状态（如图2）。

最后在loop()函数中写一个“if…else…”选择结构，其中判断条件为“digitalRead(irSensorPin) == HIGH”，即判断从红外传感器读取的数字信号是否为HIGH；高电平对应的是“没有物体进入检测范围”的情况，所以一个“digitalWrite(led，低)；”控制LED灯处于低电平关闭状态的语句；如果条件不成立，说明红外传感器检测到“有物体进入”，那么在else后面写一个“digitalWrite(led，HIGH)”。语句，控制LED灯处于高位点亮状态(如图2)。

将程序编译并上传，对红外感应灯进行检测：当没有物体靠近时，LED灯熄灭;而当有物体进入检测范围时，LED灯开始发光（如图3），直到物体移出后又熄灭。

编译上传程序检测红外感应灯:当附近没有物体时，LED灯熄灭；当有物体进入检测范围时，LED灯开始发光(如图3所示)，物体移开后熄灭。

3.Python代码编程实现“红外感应灯”

借助PinPong第三方库模块，我们可以非常方便地用Python编写Arduino代码。首先你需要在Python的脚本安装目录下安装PinPong库模块(例如:C:\ users \ zyyz-bj \ appdata \ local \ programs \ Python

on＼Python38＼Scripts）中按住Shift键的同时，在空白处点击右键并选择“在此处打开命令窗口”;接着在弹出的CMD窗口中输入命令“pip install pinpong”，回车后即可开始安装，成功后会显示“Successfully installed”的提示信息（如图4）。

On \ python38 \ scripts)，按住Shift键的同时，在空白色处点击右键，选择“在此打开命令窗口”；然后在弹出的CMD窗口中输入命令“pip install pinpong”，然后按enter键开始安装。成功后会显示提示信息“安装成功”(如图4)。

首先，进入Python空闲编程环境后，新建一个Python文件，导入时间和PinPong库模块:“导入时间”和“从pinpong.board导入board，pin”；然后，声明“董事会(“uno”)。begin()”用于初始化Arduino uno的板卡类型，端口号(如COM9)会被自动识别。然后，建立两个变量，led和irSensor。语句“led = Pin(Pin。D13，引脚。OUT)”用于将连接到第13个管脚的LED设置为信号输出端，语句“irSensor = Pin(Pin。D7，引脚。IN)”用于将连接到第7个数字引脚的红外传感器设置为信号输入端子。

最后在“while True:”的循环结构中建立变量Sensor_Value，赋值为“irSensor.read_digital()”，用来读取红外传感器监测到的数字信号。然后建立“if…else…”选择结构，判断变量Sensor_Value的值是否等于1。如果满足条件，说明没有检测到物体，那么执行语句“led.write_digital(0)”，将低电平0写入led灯的第13脚，即LED灯保持关闭状态；否则，通过语句“LED.write_digital(1)”向第13个引脚写入高电平1，控制LED灯发光。“time.sleep(0.1)”语句的作用是控制每个循环操作0.1秒的延迟，防止系统资源过度消耗导致“崩溃”。

保存程序后，按功能键F5运行程序，Arduino红外感应灯开始“工作”:当有物体靠近时，点亮；反之，走出去。4.思维+图形化编程实现“红外感应灯”

运行Mind+进入图形化编程界面相对困难。您可以直接拖动和组合“构建块”语句:

首先在左侧通过点击“扩展”项添加“主控板”下的“Arduino Uno”，返回后在“循环执行”中建立一个“如果…那么执行…否则…”选择结构，同样是对插接在7号引脚的红外传感器进行数字信号读取;如果值为1，说明没有物体进入有效检测范围，则控制插接在13号引脚的LED灯熄灭——“输出为低电平”;反之，则“输出为高电平”，即控制LED灯发光（如图5）。

首先通过点击左侧的“展开”在“主控板”下添加“Arduino Uno”，然后返回后在“循环执行”中设置一个“如果…则执行…否则…”的选择结构，同样用来读取插在7号针上的红外传感器的数字信号；如果值为1，说明没有物体进入有效探测范围，那么控制插入13号管脚的LED熄灭——“输出为低电平”；否则“输出为高电平”，即控制LED灯发光(如图5)。