Arduino教室节能装置的开发+文献综述(7)
图3.3 温度传感器DS18B20
人体红外传感器HC-SR501 是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778 探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。该设备如图3.4所示。
图3.4 人体红外传感器HC-SR501
3.1.4 ZPL-210电力猫
ZPL-210电力猫是台湾兆赫最新出品的一款产品，其作用是优化网络布局，把家庭或者公司的电路变成网络通路，让您家里有插座的房间就可以实现高速上网，对于广大IPTV用户来说也是最佳的方案，解决了IPTV重新布线的烦恼。使用方法是将1只电力猫接入宽带调制解调器或者作为路由器，其它的电力猫则插在各个房间的插座上，然后通过网线分别连接各个房间的上网设备就可以让这些房间都可以高速上网了。电力猫如图3.5所示：
图3.5 ZPL-210电力猫
3.1.5 硬件连接
如下图3.6所示，Arduino控制板通过杜邦线将电压5V、3V、Rst引脚，数据口引脚8、9、10、11、12、13，ARef引脚以及ICSP的吹冰个引脚与Arduino网络拓展板的对应引脚连接，同时，Arduino控制板的模拟口A5引脚外接人体红外传感器，A2引脚外接温度传感器，A1硬件接入电风扇指示灯，数据口7号引脚接入日光灯指示灯。Arduino网络拓展板的网络接口通过交叉网线与电力猫的网络接口连接，电力猫的另一端通过插头，接入校园电线网络。
图3.6 硬件连接
3.2 ARDUINO软件设计
Arduino作为一个软硬件开源平台，不但具有很多针对不同需求的核心控制板、扩展板以及匹配外围硬件设备，还有多款集成编译环境供用户选择，同时网上还有很多封装的硬件驱动程序，程序举例，从而使得Arduino软件设计比较丰富简单。但由于网上资料过于冗余，要找到一套适合整个系统的方案还是比较困难繁琐的。
本系统底层Arduino控制板涉及到对传感器中的信息进行采集与处理，自主运行模式、远程监控模式两种工作模式的程序开发。
3.2.1 传感器信息采集及处理
人体红外传感器的信息采集与处理比较简单，其感应原理为一旦有人进入其感应范围则输出高电平，所有人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平信号。
温度传感器的信息并非为0,1这种1位数据，而是一个12位的数据。为此，DS18B20中的温度传感器需要2字节的寄存器来读取感应的信息。其测量温度的数据是以16位符号扩展的二进制补码读数形式提供的，以 0.0625℃/LSB形式表达，如表3.1所示（S为符号位）：
表3.1 DS18B20温度寄存器
这12位转化后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0， 这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际 温度。 例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FE6FH，-55℃的数字输出为FC90H 。
3.2.2 自主运行模式
自主运行模式是指底层Arduino端对其外接的传感器中的信息，直接处理，进而独自控制教室内的用电设备，而不与PC端进行通信，信息不经过PC端进行处理的一种工作模式。其原理是在Arduino端程序中定义一个boolean变量，若为true，进入该模式的功能模块代码内，执行操作；反之不进入其功能代码。从而将远程监控与自主运行模式分离，不会同时处于两者工作模式下。