和12岁小同志搞创客开发：手撕代码，做一款人体感应灯

Posted 2021-12-13 不脱发的程序猿

目录

1、传感器原理

2、代码实践

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机缘巧合在网上认识一位12岁小同志，从零开始系统辅导其创客开发思维和技巧。

项目专栏：https://blog.csdn.net/m0_38106923/category_11097422.html 

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本篇博文我们要手写代码做一款人体感应灯。要求：当有人经过的时候，LED灯就会自动亮起，人一旦走开，LED自动关闭了。这里用到的传感器是人体红外热释电运动传感器，它是一种能检测人或动物身体发射的红外线而输出电信号的传感器。

1、传感器原理

早在1938年，有人提出过利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。它目标正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。

热释电效应同压电效应类似，是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。热释电传感器是对温度敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，ΔT=0，则传感器无输出。当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有ΔT输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。

由实验证明，传感器不加光学透镜（也称菲涅尔透镜)，其检测距离小于2米，而加上光学透镜后，其检测距离可大于7米。

2、代码实践

整个装置分为三个部分，输入，控制与输出。人体红外热释电运动传感器为输入设备，Arduino就是控制设备，LED发光模块就是输出设备。

由于人体红外热释电运动传感器为数字量的传感器，所以接数字口。LED输出信号也是数字量，同样接数字口。

传感器连线效果如下所示：

实现代码如下所示：

int sensorPin = 2;             //传感器连接到数字2
int ledPin =  13;              //LED连接到数字13
int sensorState = 0;           //变量sensorState用于存储传感器状态

void setup() 
  pinMode(ledPin, OUTPUT);         //LED为输出设备
  pinMode(sensorPin, INPUT);      //传感器为输入设备


void loop()
  sensorState = digitalRead(sensorPin);    //读取传感器的值
  
  if (sensorState == HIGH)        //如果为高，LED亮
    digitalWrite(ledPin, HIGH);  
   
  else                                //否则，LED灭
    digitalWrite(ledPin, LOW); 
  

程序开始在setup()中通过pinMode()函数将LED设置为输出模式，人体红外热释电运动传感器设置为输入模式。

有了输入设备，我要读取输入设备的值，才能进行之后的判断，所以loop函数一开始就是读取人体红外热释电运动传感器的值。
读取数字传感器状态的函数是：digitalRead()，函数格式如下所示：

digitalRead(pin)

这个函数是用来读取数字引脚状态，高电平还是低电平。人体红外热释电传感器有人或者动物走动时，读到高电平，否则读到低电平。代码的后半段就是对判断出来的值来执行相应动作。（HIGH：高电平，代表1，LOW：低电平，代表0) 。

数字传感器只会读到两个值（HIGH和LOW）。

这里要用到新的一个语句：if语句，使用格式如下所示：

(1)
if(表达式)
语句;

(2)
if(表达式)
语句;
else语句;
(3)
if(表达式)
语句;
else if(表达式)语句;
...
else语句;

表达式是指我们的判断条件，通常为一些关系式或逻辑式，也可是直接表示某—数值。如果if表达式条件为真，则执行if中的语句。表达式条件为假，则跳出if语句。

程序中“==”是比较运算符，用于判断两个数值是否相等，记得是“双等号”而“=”是赋值运算符，把等号右边的值赋给左边。常用运算符如下所示：

• ==（等于）
• !=（不等于）
• <（小于）
• >（大于）
• <=（小于等于）
• >=（大于等于）

特别说明下，小于等于和大于等于，<和=之间不能留有空格，否则编译不通过。

当然，除了比较运算符外，程序也可以用的+、一、*、/（加、减、乘、除）这些常用的算术运算符。

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拓展学习：和12岁小同志搞创客开发：如何驱动各类型传感器？