一、项目要求描述
通过红外接收模块接收指令，将红外接收的引脚模式设置为输入，通过红外遥控器的按键“1~5”向其输入指令。编写代码，使得Arduino UNO控制板及相关传感器实现“学生寝室”门禁管理。
二、控制电路连接
本电路所包含的电子元件：Arduino UNO板，红外接收传感器、DHT11温湿度传感器、LED灯、舵机、蜂鸣器（无源）、LCD1602显示屏。
三、功能分析
在硬件通电情况下，LCD屏上显示“This is chamber：113”（这是113寝室）。
void setup() {// put your setup code here, to run once:Serial.begin(9600);pinMode(receivePin,INPUT); //红外VOUT端口模式，输入pinMode(servoPin,OUTPUT); //舵机端口模式，输出pinMode(ledPin,OUTPUT);//led灯端口模式，输出pinMode(fmqPin,OUTPUT);//蜂鸣器端口模式，输出lcd.init(); //初始化LCDlcd.backlight(); //打开背光lcd.print("This is chamber:"); //在LCD上打印信息lcd.setCursor(0,1); //跳转新的一行lcd.print("113"); //在LCD上打印信息sensorIR.enableIRIn();}
1、功能一：开门
将开门按键设置为“1”，使用1的键值。通过遥控器按下“1”时，舵机旋转120度，灯光闪烁5次，提示有人到来，LCD屏上显示“Door is open.”（门已开启）。
if(results.value==0xFF30CF){ //设置开门按键为1，使用1的键值servopluse(6,120); //实现开门功能（舵机旋转120°）lcd.clear();//LCD屏上打印“门已开启”lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Door is open.");for(int i=0;i<5;i++){ //灯光闪烁5次analogWrite(ledPin,HIGH);delay(500);analogWrite(ledPin,LOW);delay(500);}}
2、功能二：关门
将开门按键设置为“2”，使用2的键值。通过遥控器按下“2”时，舵机旋转回原始位置，LCD屏上显示“See you！”（再见）。
if(results.value==0xFF18E7){ //设置关门按键为2，使用2的键值servopluse(6,0); //实现关门功能（舵机旋转至原始位置）lcd.clear();//LCD屏上打印“再见”lcd.setCursor(0,0);lcd.print("See you!");digitalWrite(ledPin,LOW); //灯光熄灭}
3、功能三：欢迎
将开门按键设置为“3”，使用3的键值。通过遥控器按下“3”时，无源蜂鸣器播放《两只老虎》，LCD屏上显示“Welcome！”（欢迎）。
if(results.value==0xFF7A85){ //设置关门按键为3，使用3的键值lcd.clear();//LCD屏上打印“欢迎”，蜂鸣器播放歌曲《两只老虎》lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Welcome!");int frequency[] = {262,294,330,262,262,294,330,262,330,349,392,330,349,392,392,440,392,349,330,262,392,440,392,349,330,262,294,221,262,294,221,262}; // 音频频率数组float duration[]={0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,1,0.5,0.5,1,0.25,0.25,0.25,0.25,0.5,0.5,0.25,0.25,0.25,0.25,0.5,0.5,0.5,0.5,1,0.5,0.5,1};//持续时间数组for (int i = 0; i < 32; i++) { // 循环遍历音符tone(fmqPin, frequency[i], 500); // 发出声音delay(600*duration[i]); // 延时 600 毫秒，以便听到声音}}
4、功能四：勿扰
将开门按键设置为“4”，使用4的键值。通过遥控器按下“4”时，LCD屏上滚动显示勿扰信息。
if(results.value==0xFF10EF){ //设置关门按键为4，使用4的键值lcd.clear(); LCD屏上打印字符串（勿扰信息）f="Sorry,I am busy now!Can you wait a minute?I will open the door for you soon!";lcdprint();}
5、功能五：天气
将开门按键设置为“5”，使用5的键值。通过遥控器按下“5”时，LCD屏上显示实时的温湿度。
if(results.value==0xFF38C7){ //设置关门按键为5，使用5的键值sensor_Dht11.read(Dht11_Pin);hum=float(sensor_Dht11.humidity),0;tem=float(sensor_Dht11.temperature),0; //温湿度传感器采集环境温湿度信息lcd.clear(); //LCD屏上打印温湿度信息lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Humidity:");lcd.setCursor(10,0);lcd.print(hum);lcd.setCursor(13,0);lcd.print("^C");lcd.setCursor(0,1);lcd.print("Temper:");lcd.setCursor(10,1);lcd.print(tem);lcd.setCursor(13,1);lcd.print("%");}
四、定义函数
1、调用各类传感器需要用到的库函数，给出接口及相关函数定义
#include<Wire.h>#include<LiquidCrystal_I2C.h>#include <dht11.h>#include <IRremote.h>#define receivePin 2#define fmqPin 12#define Dht11_Pin 4#define ledPin 5#define servoPin 6 //库函数及接口定义dht11 sensor_Dht11;int myangle;int pulsewidth;int hum,tem;int e=0;String f; //函数定义LiquidCrystal_I2C lcd(0x20,16,2);IRrecv sensorIR(receivePin);decode_results results;
2、定义舵机脉冲函数
void servopluse(int servopin,int myangle){ //舵机脉冲函数 pulsewidth=(myangle*11)+500;digitalWrite(servopin,HIGH);delayMicroseconds(pulsewidth);digitalWrite(servopin,LOW);delay(20-pulsewidth/1000);}
3、定义LCD字符串滚动函数
void lcdprint() //LCD屏显示已知字符串{char fe[(f.length()+1)];f.toCharArray(fe,f.length()+1);int k=0;int ur=0;delay(100);lcd.clear();lcd.write(fe[ur]);e=1;while (fe[ur]){e++;ur++;if (e>16&&e<=31){if(k==0){lcd.setCursor(0,1);k=1;}lcd.write(fe[ur]);}else if(e>31){lcd.write(fe[ur]);k=0;e=0;delay(2000);lcd.clear();}else{lcd.write(fe[ur]);}}e=0;lcd.clear();lcd.print("This is chamber:"); //在LCD上打印信息lcd.setCursor(0,1); //跳转新的一行lcd.print("113"); //在LCD上打印信息}
五、相关问题
1、解决红外遥控与舵机模块均为pwm输出的问题
解决舵机库和pwm输出冲突：直接通过延时函数来给舵机脉冲,达到控制的效果,因为Arduino里延时函数delay()用的是定时器Timer0,所以就不会影响彼此的功能了。
因此，不要调用舵机库，使用不调库的写法。
2、解决IRrecv类库函数（红外遥控）与tone()函数（蜂鸣器音调）共用定时器Timer2的问题
UNO板定时器较少，只有三个，可以通过修改库文件使用Timer1
Arduino定时器相关介绍
此处将tone()函数的默认计时器Timer2修改为Timer1，修改Arduino里Core核心函数里的Tone.c文件（UNO板将118和120行的2改为1），然后再将其添加到项目的文件夹里，点击编译
#else#define AVAILABLE_TONE_PINS 1#define USE_TIMER1// Leave timer 0 to last.const uint8_t PROGMEM tone_pin_to_timer_PGM[] = { 1 /*, 1, 0 */ };static uint8_t tone_pins[AVAILABLE_TONE_PINS] = { 255 /*, 255, 255 */ };
定时器冲突实践解决方法
由于舵机模块并没有调用库servo.h，因此Timer1并没有被占用，实现了红外按键同时遥控舵机、蜂鸣器的功能
六、整体代码
#include<Wire.h>#include<LiquidCrystal_I2C.h>#include <dht11.h>#include <IRremote.h>#define receivePin 2#define fmqPin 12#define Dht11_Pin 4#define ledPin 5#define servoPin 6 //库函数及接口定义dht11 sensor_Dht11;int myangle;int pulsewidth;int hum,tem;int e=0;String f; //函数定义LiquidCrystal_I2C lcd(0x20,16,2);IRrecv sensorIR(receivePin);decode_results results;void servopluse(int servopin,int myangle){ //舵机脉冲函数 pulsewidth=(myangle*11)+500;digitalWrite(servopin,HIGH);delayMicroseconds(pulsewidth);digitalWrite(servopin,LOW);delay(20-pulsewidth/1000);}void setup() {// put your setup code here, to run once:Serial.begin(9600);pinMode(receivePin,INPUT); //红外VOUT端口模式，输入pinMode(servoPin,OUTPUT); //舵机端口模式，输出pinMode(ledPin,OUTPUT);//led灯端口模式，输出pinMode(fmqPin,OUTPUT);//蜂鸣器端口模式，输出lcd.init(); //初始化LCDlcd.backlight(); //打开背光lcd.print("This is chamber:"); //在LCD上打印信息lcd.setCursor(0,1); //跳转新的一行lcd.print("113"); //在LCD上打印信息sensorIR.enableIRIn();}void loop() {// put your main code here, to run repeatedly:if (sensorIR.decode(&results)){if(results.value==0xFF30CF){ //设置开门按键为1，使用1的键值servopluse(6,120); //实现开门功能（舵机旋转120°）lcd.clear();//LCD屏上打印“门已开启”lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Door is open.");for(int i=0;i<5;i++){ //灯光闪烁5次analogWrite(ledPin,HIGH);delay(500);analogWrite(ledPin,LOW);delay(500);}}if(results.value==0xFF18E7){ //设置关门按键为2，使用2的键值servopluse(6,0); //实现关门功能（舵机旋转至原始位置）lcd.clear();//LCD屏上打印“再见”lcd.setCursor(0,0);lcd.print("See you!");digitalWrite(ledPin,LOW); //灯光熄灭} if(results.value==0xFF7A85){ //设置关门按键为3，使用3的键值lcd.clear();//LCD屏上打印“欢迎”，蜂鸣器播放歌曲《两只老虎》lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Welcome!");int frequency[] = {262,294,330,262,262,294,330,262,330,349,392,330,349,392,392,440,392,349,330,262,392,440,392,349,330,262,294,221,262,294,221,262}; // 音频频率数组float duration[]={0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,1,0.5,0.5,1,0.25,0.25,0.25,0.25,0.5,0.5,0.25,0.25,0.25,0.25,0.5,0.5,0.5,0.5,1,0.5,0.5,1};//持续时间数组for (int i = 0; i < 32; i++) { // 循环遍历音符tone(fmqPin, frequency[i], 500); // 发出声音delay(600*duration[i]); // 延时 600 毫秒，以便听到声音}}if(results.value==0xFF10EF){ //设置关门按键为4，使用4的键值lcd.clear(); LCD屏上打印字符串（勿扰信息）f="Sorry,I am busy now!Can you wait a minute?I will open the door for you soon!";lcdprint();}if(results.value==0xFF38C7){ //设置关门按键为5，使用5的键值sensor_Dht11.read(Dht11_Pin);hum=float(sensor_Dht11.humidity),0;tem=float(sensor_Dht11.temperature),0; //温湿度传感器采集环境温湿度信息lcd.clear(); //LCD屏上打印温湿度信息lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Humidity:");lcd.setCursor(10,0);lcd.print(hum);lcd.setCursor(13,0);lcd.print("^C");lcd.setCursor(0,1);lcd.print("Temper:");lcd.setCursor(10,1);lcd.print(tem);lcd.setCursor(13,1);lcd.print("%");}sensorIR.resume(); //等待下一次红外接收指令}delay(100);}void lcdprint() //LCD屏显示已知字符串{char fe[(f.length()+1)];f.toCharArray(fe,f.length()+1);int k=0;int ur=0;delay(100);lcd.clear();lcd.write(fe[ur]);e=1;while (fe[ur]){e++;ur++;if (e>16&&e<=31){if(k==0){lcd.setCursor(0,1);k=1;}lcd.write(fe[ur]);}else if(e>31){lcd.write(fe[ur]);k=0;e=0;delay(2000);lcd.clear();}else{lcd.write(fe[ur]);}}e=0;lcd.clear();lcd.print("This is chamber:"); //在LCD上打印信息lcd.setCursor(0,1); //跳转新的一行lcd.print("113"); //在LCD上打印信息}
