Arduino單元測試：I2C 16x2 LCD 和激光雷射、超音波感測及溫濕度感應

• LCD介紹

使用標準 LCD 需要比較多的腳位，I2C LCD 可以減少我們腳位的使用。這個 I2C LCD 的特性如下:

• 16x2 LCD，藍底白字，有背光
• 走 I2C 介面，設備地址為 0x27
• 5V 供電，相容於 Arduino

參考上圖，接線方式為:

• SDA – 接 Arduino 的 Analog Pin 4 
• SCL – 接 Arduino 的 Analog Pin 5
• GND – 接 GND
• VCC – 接 +5V

Cooper Maa網站案例程式

01	//Compatible with the Arduino IDE 1.0

02	//Library version:1.1

03

#include

04

#include

05

06	LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);  // set the LCD address to 0x27 for a 16 chars and 2 line display

07

08	void setup()

09

{

10	lcd.init();                      // initialize the lcd

11

12	// Print a message to the LCD.

13	lcd.backlight();

14	lcd.print("Hello, world!");

15

}

16

17	void loop()

18

{

19

}

• DHT11溫溼度感測器介紹

DHT-11 是一個結合濕度計和測溫元件量測週遭空氣環境，並與一個高性能8位元單晶片相連接，將所量測到的溫、濕度資料拆解成為數位訊號，再由 data pin腳將資料送出。使用上很簡單，但是抓取資料時必須要特別注意時間的掌控，而且每筆資料的抓取時間間隔要1~2秒鐘，不能太快。

規格如下：

1、濕度測量範圍：20~90%RH;

2、濕度測量精度：±5%RH;

3、溫度測量範圍：0~50℃
4、溫度測量精度：±2℃
5、電源供應範圍： 3~5V
6、頻率不可超過：0.5Hz (每2秒一次)

參考上圖，接線方式為:

• DAT – 接 Arduino 的 Analog A0
• GND – 接 GND
• VCC – 接 +5V

ming's Blogger 範例程式

1. #include    
2.   
3. #define dht_dpin A0//定義訊號要從Pin A0 進來  
4.   
5. dht DHT;   
6.   
7. void setup(){   
8. Serial.begin(9600);   
9. delay(300);             //Let system settle   
10. Serial.println("Humidity and temperature\n\n");   
11. delay(700);             //Wait rest of 1000ms recommended delay before   
12.                         //accessing sensor   
13. }
14.   
15. void loop(){   
16. DHT.read11(dht_dpin);   //去library裡面找DHT.read11  
17. Serial.print("Humidity = ");   
18. Serial.print(DHT.humidity);   
19. Serial.print("% ");   
20. Serial.print("temperature = ");   
21. Serial.print(DHT.temperature);   
22. Serial.println("C ");   
23. delay(1000);            //每1000ms更新一次   
24. }  

•  HC-SR04 超音波感測器介紹

HC-SR04 是一個超音波感測器，傳播速度會受溫度影響，溫度愈高，傳播速度愈快，可以探測的距離為 2cm-400cm，精度為 0.3 cm，感應角度為 15 度。

利用底下的公式算出物體距離（距離單位為公分，其中 timing 是測量得到的音波傳播時間）：

timing / 29 / 2

超音速測距的原理，是透過arduino發出訊號給超音波模組，然後發射端就會發出超音波，當超音波打到東西再返回時，接收端收到訊號告訴arduino。arduino計算這兩者的時間差Δt，Δt再除以2，那個就是單程所費的時間。
音速的計算方式和溫度有關
c = 331.5 + 0.6 * [攝氏]
20°C的時候， c = 331.5 + 0.6 * 20 = 343.5 m/s

換算成每微秒(ųs)幾公分的話，那就是
c = 343.5 * 100 / 1000000 = 0.03435 cm/ųs

假設在20°C，arduino計算的時間差Δt為 250 ųs，那麼測距就是
250 * 0.03435 = 8.6 cm

超音波感測器主要應用在機器人或自走車避障、物體測距等。

HC-SR04 的接線方式很簡單，總共只有 4 支接腳。

參考上圖，接線方式為:

• Echo– 接 Arduino 的Pin7
• Trig – 接 Arduino 的Pin8
• GND – 接 GND
• VCC – 接 +5V

 

01	// HCSR04Ultrasonic/examples/UltrasonicDemo/UltrasonicDemo.pde

02

#include

03

04	#define TRIGGER_PIN  8

05	#define ECHO_PIN     7

06

07	Ultrasonic ultrasonic(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN);

08

09	void setup()

10

{

11	Serial.begin(9600);

12

}

13

14	void loop()

15

{

16	float cmMsec, inMsec;

17	long microsec = ultrasonic.timing();

18

19	cmMsec = ultrasonic.convert(microsec, Ultrasonic::CM); // 計算距離，單位: 公分

20	inMsec = ultrasonic.convert(microsec, Ultrasonic::IN); // 計算距離，單位: 英吋

21	Serial.print("MS: ");

22	Serial.print(microsec);

23	Serial.print(", CM: ");

24	Serial.print(cmMsec);

25	Serial.print(", IN: ");

26	Serial.println(inMsec);

27	delay(1000);

28

}

這支程式每秒鐘會測量一次物體距離，並且將音波傳播時間（單位為 microseconds, MS）、物體距離（分成公分與英吋兩種單位，分別以 CM 和 IN 表示）

最後可以考慮溫度對音波的影響，可另行撰寫程式來進行轉換。

• 雷射激光模組介紹

參考上圖，接線方式為:

• S –--> 接 Arduino 的 pin13
• "-" –-> 接 GND
• 中間 –> 接 +5V

參考資料
http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2012/09/i2c-16x2-lcd.html
http://ming-shian.blogspot.tw/2014/05/arduino19dht11.html
http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2012/09/hc-sr04.html
http://a-chien.blogspot.tw/2012/10/arduino_8748.html