【中学生创客.Arduino】第6课 光控LED

    既然Arduino能够输出模拟的电压，那么Arduino能不能感知到外界模拟的信号呢，如声音、光线等信息？这些就需要用到我们的传感器了。这节课我们就来学习利用传感器感知外界的信息来控制LED

【任务导航】

1.认识传感器；

2.能够正确连接传感器，并利用传感器信息进行相应的控制；

3.掌握串口监视器的使用。

【材料阅读】

1.传感器

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。传感器一般由敏感元件、转换器件 和转换电路三个部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换成电信号输出，然后由控制器进行分析处理，如图1.6.1所示。

图 1.6.1 传感器结构

可以从不同的维度对传感器进行分类，这里我们只介绍以其输出信号为标准对传感器进行分类，可以分为：

模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号，如声音传感器、光线传感器等。

数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)，如寻线传感器、防跌落传感器等。

开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号，如按钮。

其中开关传感器以及数字传感器统称为数字传感器。

2.光线传感器 

光线传感器也称环境光线传感器，本书使用的光线传感器是由DFRobot出品的模拟环境光线传感器，如图1.6.2所示。该传感器模块可以用来对环境光线的强度进行检测，通常用来制作随光线强度变化产生特殊效果的互动作品。

图1.6.2 光线传感器

光线传感器是一种模拟传感器，它要接到Arduino Romeo控制板的模拟口上，值范围为0~1023，光线强弱的不同会输出不同的值，光线越强数值越大，光线越暗数值越小。光线传感器在接线时，也是黑线接GND，红线接5V，第三根线接模拟针脚。光线传感器与Arduino Romeo控制器的连接示意图，如图1.6.3所示。

 

 

图1.6.3 光线传感器与Arduino的连接

 

3.串口监视器   

光线传感器可以检测当前环境的光线值，那光线值到底是多少呢？这就需要用到串口监视器了。ArduBlock开发环境下的（串口监视器）用来监控串口的通讯状况。单击串口监视器按钮后将出现类似于如图1.6.4所示的窗口。 串口监视器可以显示从Arduino Romeo 控制器发来的数据，比如光线传感器、声音传感器的值等。Serial Monitor（串口监视器）是非常有用的工具，特别是在调试程序时。

图1.6.4 串口监视器

串口输出要用到，具体使用方法如图1.6.5所示：

 

图1.6.5 串口输出针脚值

这里要提醒大家的是其中的【message】模块可有可无，而且【message】模块里面的message可以改为其它的字符串；如果我们要输出的模拟传感器的值，我们要选择【和模拟量结合】模块，如果是数字传感器或者LED发光模块的值，我们要选择【和数字量结合】模块，其中数字针脚或者模拟针脚换成我们传感器或者LED发光模块的阵脚值。

【动手操作】

主题一：读取光线传感器的值

   1.硬件搭建

光线传感器模块要接到Arduino控制器模拟口上。

器材：Arduino Romeo控制器、USB线、光线传感器。

   2.参考程序

 

图1.6.6 串口输出光线传感器的值

主题二：制作光控LED

   1.作品描述

如果光线暗，LED点亮，否则LED熄灭。

   2.硬件搭建

光线传感器模块要接到Arduino控制器模拟口上，LED发光模块接到Arduino控制器的数字针脚上。

器材：Arduino Romeo控制器、USB线、光线传感器以及LED发光模块。

   3.参考程序

   

提示：程序中30是光线暗的时候传感器的值。

图1.6.7 光控LED

【探究思考】

    利用光线传感器还可以实现那些效果的LED？光线传感器还可以控制那些东西？能不能制作其他效果的LED？

【视野拓展】

映射

ArduBlock编程环境中有一个【映射】模块，该模块可以将一定范围内的一个值转化为另一个范围内的值。下面简单介绍一下该模块的使用。

 

 

下面给大家举个简单的例子，比如说0~100之间的20可以转化为0~10之间的2。

 这节课我们实现了光控LED，即光线暗LED亮，光线强LED灭；我们也知道了光线传感器的值为0~1023，而LED的亮度为0~255，那么能否根据光线光线的强弱控制LED的亮度呢？【利用映射实现】

【挑战自我】

我们已经学会了用按钮或者传感器控制LED的亮灭和明暗，请同学们想想，我们还可以制作那些有创意的LED？还能用那些传感器控制我们的LED？