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Adruino：传感器及步进电机

news 来源：原创 2025/4/27 8:58:10

一、传感器*

1、温湿度传感器

DHT11它采用专用的数字采集技术和温湿度传感器技术，包括一个电阻式感湿元件和NTC测温元件，并与一个高性能的8位单片机连接。DATA端采用串行接口（单线双向）与微控制器进行同步和通信。

DHT11的供电电压为3~5.5V。传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态，在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用于去耦滤波。

温湿度传感器模块接口：

        • VCC —电源引脚

        • GND —电源引脚

        • DATA —数字引脚

dht11类库函数

函数	解释
DHT11.read(pin)	获取返回状态码 pin：与DATA端连接的引脚。返回：0：OK -1：Error -2：Timeout
DHT11.humidity	湿度值
DHT11.temperature	温度值

函数

解释

DHT11.read(pin)

获取返回状态码

pin：与DATA端连接的引脚。

返回：0：OK -1：Error -2：Timeout

DHT11.humidity

湿度值

DHT11.temperature

温度值

2、空间运动传感器

3、温度传感器

        DS18B20是常用的数字温度传感器，其输出的是数字信号，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。测温范围－55℃～+125℃，固有测温误差1℃。

        DS18B20采用单总线接口方式，在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

          单总线（One-Wire）采用单根信号线，实现数据的双向传输，具有节省I/O资源、结构简单、便于扩展和维护等特点。

二、电机

1、步进电机

步进电机是将电脉冲转化为角位移的执行元件。当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步距角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

工作模式

它的工作模式分为单四拍、双四拍、四相八拍三种工作模式。

单四拍

正转绕组的通电顺序： A→B→C→D→A→… 。

反转绕组的通电顺序： D→C→B→A→D→… 。

双四拍

正转绕组的通电顺序： AB→BC →CD→DA→AB。

反转绕组的通电顺序： DA→CD →BC→AB→DA。

四相八拍

正转绕组的通电顺序： A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。

反转绕组的通电顺序： A→DA→D→CD→C→BC→B→AB→A。

2、直流电机

        直流电机将直流电能转换成机械能（直流电动机）的旋转电机。

        直流电机的调速方式：（1）改变电机两端的电压（2）改变磁通量（3）串联调节电阻。电压越大，转速越快，改变电压是调速常用办法，使用脉冲宽度调制PWM方法，输入不同占空量的方波，改变直流电机电枢两端的电压，即可改变直流电机转速，实现调速功能，可以实现无级调速。

        直流电机的换向方法：通过改变输入电压极性实现，即反转电源输入端的正负极连接方向。

3、舵机

三、超声波测距*

HC-SR04是一种应用广泛的超声波测距模块，通过I/O接口给Trig端发测试信号，最少10us的高电平信号，模块会自动发送8个40kHz声波，并自动检测是否有声波返回。若有信号返回则通过Echo端输出高电平。(两次高电平的间隔时间*声音的速度)/2=距离。

HC-SR04类库函数

函数	解释
SR04 sr04(echo，trig)	类实例化。
sr04.Distance()	读取测量距离，单位cm。

案例：

#include "SR04.h"		//添加库函数
#define TRIG_PIN 6		//定义引脚
#define ECHO_PIN 7		//定义引脚
SR04 sr04 = SR04(ECHO_PIN,TRIG_PIN);	//构造函数
long a;
void setup() {Serial.begin(9600);		//定义串口波特率Serial.println("Example written by Coloz From Arduin.CN");delay(1000);
}
void loop() {a=sr04.Distance(); 		//读取障碍物和SR04的距离Serial.print(a);      		//送串口监视器显示Serial.println("cm");delay(1000);
}

四、蜂鸣器

        蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

        有源蜂鸣器内部有振荡电路，能将恒定的直流电转化成一定频率的脉冲信号，一旦供电，蜂鸣器就会发出声音。

        无源蜂鸣器内部不带震荡源，需要加方波信号PWM能够发声。频率不同，震荡出来的音调也不同。

int buzzer = 8;			//设置控制蜂鸣器的数字引脚 
void setup() { pinMode(buzzer,OUTPUT); 	//设置数字引脚为输出模式
} 
void loop() { unsigned char i, j;    		//定义变量 for(i=0; i<80; i++)  {    		//输出一个频率的声音 digitalWrite(buzzer,HIGH);  	//发声 delay(1);                       	//延时1ms digitalWrite(buzzer,LOW);  	//不发声 delay(1);      }                 	//延时1 ms for(j=0; j<100; j++) {         	//输出另一个频率的声音 digitalWrite(buzzer,HIGH);  	//发声 delay(2);                     		//延时2ms digitalWrite(buzzer,LOW); 	//不发声 delay(2); }                  		//延时2ms 
}

五、SD卡读写模块

SD卡支持两种总线方式：SD方式与SPI方式。其中SD方式采用6线制，使用CLK、CMD、DAT0~DAT3进行数据通信（PC等设备使用）。而SPI方式采用4线制，使用CS、CLK、DataIn和DataOut进行数据通信。SD方式的数据传输速度比SPI方式要快，但采用单片机对SD卡进行读写时一般都采用SPI模式。

Arduino的I/O接口输出5V高电平，SD卡的工作电压是3.3V，故需要通过电平转换才可与Arduino连接，可以使用SD读写模块与Arduino连接。

引脚编号	SPI模式
引脚编号	名称	类型	描述
1	CS	I	片选
2	DI	I	数据输入
3	VSS1	S	电源地
4	VDD	S	电源
5	SCLK	I	时钟
6	VSS2	S	电源地
7	DO	O或PP	数据输出
8	X
9	X

SD卡类库函数

（1）name()

        功能：返回文件名。

        语法格式：file.name()。

        参数说明：file：File类的一个实例 ( SD.open()的返回值)。

        返回值：文件名。

（2）available()

        功能：检查文件的字节数，available()继承了流实用类。

        语法格式： file.available()。

        参数说明：file：File类的一个实例 ( SD.open()的返回值)。

        返回值：文件的字节数，int类型。

（3）close()

        功能：关闭文件。

        语法格式：file.close()。

        参数说明：file：File类的一个实例 ( SD.open()的返回值)。

        返回值：无。

（4）flush()

        功能：确保写到文件里的字节存储到SD卡上。当文件关闭时，自动完成。

        语法格式：file.flush()。

        参数说明：file：File类的一个实例 ( SD.open()的返回值)。

        返回值：无。

（5）peek()

        功能：从文件中读取下一个字节，连续调用该函数将返回同一个值。peek()继承了流实用类。

        语法格式：file.peek()。

        参数说明：file：File类的一个实例 ( SD.open()的返回值)。

        返回值：下一个字节或字符，若无则返回-1。

（6）position()

        功能：获取文件的当前位置(将要读写的下一个字节的位置)。

        语法格式：file.position()。

        参数说明：file：File类的一个实例 ( SD.open()的返回值)。

        返回值：文件位置，unsigned long类型。

（7）print()

        功能：输出数据到以写方式打开的文件。按ASCII形式输出数字（例如：123按'1', '2', '3'输出）。

        语法格式：file.print(data) 和file.print(data, BASE)。

        参数说明：file：File类的一个实例 ( SD.open()的返回值)。 data：输出数据，char、 byte、 int、 long、或 string类型。 BASE (可选参数)：输出数据的进制：BIN是二进制；DEC是十进制；OCT 是八进制；HEX是十六进制。

        返回值：byte：输出的字节数，读取该数据是可选操作

六、无线射频识别RFID模块

射频识别技术通过无线电信号识别特定的目标并读写相关数据，常用的有低频30kHz~300kHz，高频3MHz~30MHz，超高频3GHz~30GHz等微波技术。RFID读写器有移动式和固定式两种。

一套完整的RFID系统由阅读器（Reader）、电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件三个部分组成。

RFID的类库函数

函数	解释
RFID rfid(SS，RST)	类实例化对象。
rfid.isCard()	寻卡。
rfid.readCardSerial()	读取卡的串口信息，返回卡的4个字节和一个字节校验码序列号到字符数组serNum。
rfid.Init()	初始化。
rfid.auth(authMode,BlockAddr,SectorKay,serNum)	验证卡片密码。 unsigned char auth：密钥验证模式 unsigned char* SectorKey：扇区密码
rfid.read(blockAddr,recvData)	读数据块。 unsigned char blockAddr：块地址 unsigned char* recvData：读出的数据块
rfid.write(blockAddr,writeData)	写数据快。 unsigned char blockAddr：块地址 unsigned char* writeData：写入16字节数据到块
rfid.selectTag(serNum)	选择卡片并读取卡的存储器容量。 unsigned char* serNum：卡的序列号。
rfid.Halt()	命令卡片进入休眠状态。

七、继电器

继电器（英文名称：relay）是电控制器件，是一种能把小信号（输入信号）转换成高电压大功率控制信号（输出信号）的一种“自动开关”。继电器能控制多个对象和回路，能控制远距离对象，故继电器在自动控制及远程控制领域有较广泛的应用。例如控制电灯、电冰箱、洗衣机、车库门等。按继电器的工作原理或结构特征分类，继电器可分为：电磁继电器、固体继电器、舌簧继电器和时间继电器等。按继电器的外形尺寸可分为：微型继电器、超小型微型继电器和小型继电器等。