一起玩转树莓派（13）——雨滴检测传感器

Posted 2021-09-10 珲少

一起玩转树莓派（13）——雨滴检测传感器

    在本系列的前几篇博客中，我们有进行过温度传感器和光强传感器的实验。通过这些传感器，加上简单的编程技术，我们很容易获取这些环境数据。通过各种丰富的传感器，用树莓派可以非常容易的打造一款”简易气象站“。对于一个小型的气象站来说，除了需要收集温度和光照强度数据外，当前的天气状况也是必不可少的。本篇博客，我们将通过雨滴检测传感器实验来获取雨势信息。

一、雨滴检测传感器

    本次实验使用的雨滴检测传感器模块如下图所示：

可以看到，此元件组由一个检测板和控制模块组成，两部分分开连接，便于将检测板放置到合适的检测位置，且检测板面积大，易于进行雨滴检测。

此传感器模块工作电路图如下所示：

在使用时，先将检测板的两个引脚与模块的只有两个引脚一侧的引脚相连(可以将检测板理解为两根不想交的导线，有雨水落下时，导线会联通)。

    观察控制模块，可以看到其上封装了两个LED，其中一个LED是电源指示灯，当接通电源后会发光，另一个LED是信号灯，没有雨水的时候信号灯不亮，检测板上有雨水的时候信号灯亮。在检测是否下雨时，可以将检测板倾斜放置，有雨水流过即可改变电平信号的输出。控制模块中还自带一个调节电阻，调节此电阻可以设置传感器的灵敏度。控制模块的另一侧有4个引脚，分别为AO，DO，GND和VCC。其中，AO为模拟信号输出，可以通过这个引脚输出的信号来判断雨量的大小。DO引脚为数字信号输出，可以用这个引脚输出的信号判断检测板上是否有雨水，没有水滴时此引脚输出高电平，有水滴时此引脚输出低电平。

二、实验连线与编码

    本次实验，我们将使用GPIO引脚直接获取雨滴检测模块的数字信号，并通过PCF8591来读取雨滴检测模块的模拟信号。首先，连线如下：

PCF8591与树莓派连接：

PCF8591	树莓派
SDA	SDA
SCL	SCL
VCC	5V电源
GND	GND

雨滴检测模块：

雨滴检测模块	树莓派	PCF8591
VCC	5V
GND	GND
AO		AIN0
DO	GPIO17(BCM编码)

完成了基础的连线，我们就可以开始编码工作了。关于PCF8591的使用，我们之前的博客有过详细的介绍，但是如果每次使用到数模转换时，都编写一遍PCF8591的控制代码会非常的麻烦，而且这也不是我们要核心关注的功能点，对于本实验来说，我们更多需要关注的是如何处理雨滴检测模块的数据，而不是DA转换相关逻辑，因此我们可以编写一套通用的PCF8591驱动代码，之后再使用到有模拟信号输出的元件时，直接使用此驱动即可。

    需要注意，要使用PCF8591，不要忘记打开树莓派的I2C接口，接线完成后，使用如下指令可以查看设备地址：

sudo i2cdetect -y 1

完整代码如下：

#coding:utf-8
import smbus   #在程序中导入“smbus”模块
# /dev/i2c-1
bus = smbus.SMBus(1)  #创建一个smbus实例

# 初始化驱动模块 定义PCF元件地址
def init(addr):
    global address
    address = addr

# 读取某个通道的数据
def read(chn):
    global address
    if chn == 0:
        #发送一个控制字节到设备 表示要读取AIN0通道的数据
        bus.write_byte(address,0x40)   
    if chn == 1:
        #发送一个控制字节到设备 表示要读取AIN1通道的数据
        bus.write_byte(address,0x41)
    if chn == 2:
        #发送一个控制字节到设备 表示要读取AIN2通道的数据
        bus.write_byte(address,0x42)
    if chn == 3:
        #发送一个控制字节到设备 表示要读取AIN3通道的数据
        bus.write_byte(address,0x43)
    bus.read_byte(address)         # 空读一次，消费掉无效数据
    return bus.read_byte(address)  # 返回某通道输入的模拟值A/D转换后的数字值

def write(val):
    global address
    temp = val
    temp = int(temp) 
    # 进行写数据操作
    bus.write_byte_data(address, 0x40, temp) 

实现水滴检测的代码如下：

#coding:utf-8
import pcf8591 as PCF
import RPi.GPIO as GPIO
import time

DO = 11
# 设置使用的引脚编码模式
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(DO, GPIO.IN)
PCF.init(0x48)
while True:
    print(\'------------分割线-------------\')
    rainDO = GPIO.input(DO)
    print(\'是否检测到水滴：%s\'%(\'否\' if rainDO else \'是\'))
    # 读取AIN0的模拟数据
    rainAO = PCF.read(0) 
    print(\'雨水程度%d\'%(255 - rainAO))
    time.sleep(2)

在树莓派上运行上面程序，即可检测水滴情况。