常用器材五-1：火焰檢測與聲音報警；循環的使用

導讀

創客挑戰賽一般不對作品所使用器材做特別規定，通常為了一定的「難度」會在比賽當天要求參賽選手在作品中必須使用某1-2種感測器或者電路器件！

這部分內容以介紹常見的創客製作中用到的電子電路元器件為主，結合語音識別功能來幫助大家學習如何對這些常見電子電路元器件進行編程，不過實際製作創客作品還是建議大家用專用的電路模塊（穩定性可靠性好）。

五-1

火焰的檢測與聲音報警

這一節將利用一個紅外火焰檢測感測器對蠟燭等火源進行檢測，並利用一個無源小喇叭模擬救火車的警笛的聲音，同時學習使用循環（重複） 。

我們要使用到的元器件是：紅外（火焰）感測器、無源小喇叭等。

火焰感測器（二極體）一般被機器人專門用來搜尋火源，當然火焰感測器也可以用來檢測光線的亮度，只是這類感測器對火焰特別靈敏。本例中使用的火焰（紅外）感測器為PD333-3B，對940nm波段的紅外線最為靈敏！同樣，我們將長腳定義為正極，但是在使用中我們用的是反向偏置，所以要講長腳接地

小喇叭一般分無源和有源（帶功放）兩種，Arduino本身可以驅動小功率的無源小喇叭，對於大一些功率的則需要放大電路或者使用有源喇叭

工作原理與應用舉例

（紅外）火焰感測器的電器特性是無紅外光時高阻，隨著光線或者紅外線的增強，阻值不斷增加。我們要設定的程序執行過程如下：

1 - 通過分壓電路，利用模擬輸入A0管腳測量火焰感測器的偏置電壓

2 - 對A0的模擬輸入值進行判斷，當數值小於一定閾值（這裡設500）時，判定為檢測到火焰

3 - 當檢測到火焰時，用下喇叭模擬播放救火車的聲音

相關電子電路知識：

1 - 火焰（紅外）感測器

2 - 音調的產生

火焰感測器使用參照上圖，當無光時，PD333處在高阻，測量處電壓接近5V，A0模擬讀數大於1000，當遇到火焰時或光線增強時，阻抗減小，A0的讀數逐步縮小。

音調與頻率的關係如下圖，可以用一個脈衝方波驅動蜂鳴器或者小喇叭產生相應的音調（midi），音調與頻率的關係如下圖。在本例中由於警笛的聲音頻率是連續的，所以我們將讓聲音設定為從頻率523（DO）至784（SO）連續變化！

1 - 平台的電路連接

硬體平台與外部模塊的連接關係如下：

使用帶mini麵包板的擴展板

紅外分壓：為了讓整個系統對紅外光更為敏感，這裡使用了一個1兆歐的電阻與PD333串接，其中電阻一端接在5V，PD333的長腳接在GND上。將感測器短腳同時用杜邦線與模擬輸入A0口相連接

紅色報警LED：使用一個220歐姆電阻與紅色LED串接到數字6埠（支持PWM輸出），注意LED的正極與埠相連，電阻另一端接GND

音頻信號播放：將一個小喇叭正極接到數字埠3（直接驅動），負極接到GND

硬體連接後的樣子見下圖（多圖）：

連接電源適配器（推薦使用組委會配置的12V 2000mA的適配器）

連接USB數據線到電腦與主控板

在硬體連接完成後，雙擊在線編程軟體圖標打開瀏覽器並登陸到編程界面（推薦使用火狐或者Chrome瀏覽器）登錄到編程界面。

2-編寫完整程序

我們將使用帶變數的循環來實現LED報警和聲音報警功能：

1 -聲明一個變數i

2 - 使用用邏輯中的如果+否則來實現報警判斷，判斷條件為模擬輸入A0

3 - 當小於500時，循環執行：驅動小喇叭播放頻率為i的音頻，同時通過映射驅動模擬輸出管腳的強度根據i的變化在0-255變化（弱到強再強到弱）

注1：完整程序參看下圖，完成程序上傳後效果如後視頻：

這種直接使用分離元器件（數碼管）的實現方式，會用到麵包板和許多器件，作為編程訓練和了解電路工作原理非常好，但是如果是製作作品的話非常不建議採用，因為連接可靠性比較差。

相關器材：

1 - 計算機表演賽主控板基本套件（請聯繫區組委會獲取）

2 - 、滅火感測器、小喇叭等：http://dwz.cn/63q072

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