利用Arduino制作一款防忘帶鑰匙裝置

劉梅

試想一下，你打扮得漂漂亮亮準備去上班，當關(guān)門的一瞬間，發(fā)現(xiàn)鑰匙沒帶，哎呀，囧！

下班路上突然想上廁所，急急忙忙趕回家，卻發(fā)現(xiàn)沒帶鑰匙，哎呀，囧！

周末下樓去扔垃圾，鍋里燉著湯，回到家門口發(fā)現(xiàn)沒帶鑰匙，哎呀，囧！

某天在上創(chuàng)客課程的時候筆者與學(xué)生們談?wù)撈疬@個問題，思維活躍的孩子們立刻提出，為什么不用智能硬件做一個提醒人們帶鑰匙的裝置呢？說干就干，筆者和學(xué)生利用碰撞傳感器、點陣屏、紅外傳感器、光線傳感器、亞克力板、3D打印設(shè)備等，經(jīng)過一周的不斷改進、假設(shè)與調(diào)試，制作出了一款防忘帶鑰匙裝置。下面，筆者談?wù)勗撗b置的工作原理、硬件組裝、代碼編寫，感興趣的教師也可以帶領(lǐng)學(xué)生嘗試一下。

● 工作原理

此裝置的原理是利用紅外反射傳感器通過其與門的間距檢測門是否開啟，當檢測到門開啟（間距大于某個數(shù)值）的時候利用光線傳感器判斷鑰匙簍里有沒有鑰匙。如果檢測到鑰匙簍里有鑰匙，顯示屏?xí)@示紅色，蜂鳴器會發(fā)出變頻率的提示音，提醒用戶沒帶鑰匙。沒有鑰匙時，顯示屏則顯示綠色，蜂鳴器也不會響起（如圖1）。

此外，筆者和學(xué)生還給該裝置增加了溫濕度感應(yīng)功能，利用溫濕度傳感器，實時監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境，提醒人們天氣情況。

● 所需器材

主控板2個、USB轉(zhuǎn)換板2個、連線板2個、8×8LED點陣屏1個、3W RGB彩燈1個、蜂鳴器1個、紅外反射傳感器1個、光線傳感器1個、溫濕度傳感器1個、OLED顯示屏1個、Micro USB連接線2根、7號電池盒2個、可充電7號電池（3.7V）4節(jié)、電線若干、亞克力板若干、塑料鉚釘若干、連接件若干、2.5×16mm金屬螺絲若干。

筆者使用的軟件環(huán)境是Mixily圖形化界面編程，重在培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維。

● 使用說明

1.安裝

①將紅外傳感器裝在門框把手一側(cè)的上方位置，使傳感器對準門上不透明的地方。②將主控板盒固定在門框上方，并固定好溫濕度傳感器，使感應(yīng)面向下。③將點陣屏固定在門上，將OLED顯示屏置于容易被看到的地方。④將鑰匙簍放到自己習(xí)慣放鑰匙的地方。⑤檢查連接線是否接觸好，安裝完成。

2.初次通電

初次通電時請先確保鑰匙簍里沒有任何東西，然后將門打開。此時將USB插入電源適配器中，通電后觀察到點陣屏亮起綠色即為初始化完成，此時可以關(guān)門和放入鑰匙。溫濕度模塊會自動初始化，通電后靜待2～5秒即可。

3.如何使用

本裝置操作簡單，只需將鑰匙放進鑰匙簍中，就可實現(xiàn)自動檢測。

4.使用過程中

①點陣屏狀態(tài)說明：點陣屏顯示綠色——正常；點陣屏顯示紅色——未帶鑰匙。

②OLED顯示屏說明：第一行顯示“Tem&Hum; Tester”，譯為“溫濕度檢測器”；第二行顯示“Tem：××.××℃”，譯為“當前溫度：××.××攝氏度”；第三行顯示“Hum：××.××%Rh”，譯為“當前濕度：××.××%”。

5.可能的故障及修復(fù)方法

①整套裝置停止工作。

電源被拔出/停電

解決方法：給裝置通電。

電池電量耗盡

解決辦法：接通電源給電池充電。

開關(guān)未開啟

解決辦法：打開開關(guān)。

②檢測失靈。

鑰匙簍內(nèi)有異物/傳感器被堵住

解決辦法：清理鑰匙簍。

初始化失敗

解決辦法：重新通電進行初始化。

傳感器正對著門的透明部分

解決辦法：重新安裝傳感器。

③OLED顯示屏亂碼。

溫濕度傳感器接觸不良

解決辦法：插緊溫濕度傳感器插頭。

初始化不正常

解決辦法：重新通電進行初始化。

● 制作步驟

第一步：將主控板、連接板等吸附到指定位置。

第二步：將LED點陣屏、蜂鳴器等元件連接到連接板上（如圖2）。

第三步：使用Micro USB線連接到電腦，上傳程序。

第四步：吸附好另一套主控板。

第五步：將溫濕度傳感器和OLED顯示屏與主控板連接好（如圖3）。

第六步：連接電腦，上傳程序。

第七步：用亞克力板組裝好鑰匙簍，并將LED彩燈和光線傳感器安裝到鑰匙簍上（如圖4）。

第八步：將兩套主控板裝入3D打印的主控板盒中，關(guān)閉盒蓋，組裝完成（如圖5）。

這樣，一款集鑰匙提醒、溫濕度顯示的防忘帶鑰匙裝置就做好了！學(xué)生們在此過程中鍛煉了動手能力與邏輯思維能力，最重要的是，學(xué)生對創(chuàng)造創(chuàng)新的興趣得到了極大地提升，為日后的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。