快樂智造營 | 06 溫度計

2021-01-15 大開智創

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本系列教程主要分享基於開源硬體和雷射建模的創客作品的製作，每個作品涉及兩三個電子模塊的使用，讓學習者能夠輕鬆、紮實地掌握創客製作的知識和技能，並體會到智造的樂趣。

【目錄】

1.快樂智造營 | 01 貪吃的小雞

2.快樂智造營 | 02 搶答器

3.快樂智造營 | 03 電子蠟燭

4.快樂智造營 | 04 小夜燈


v 6.1項目概述

圖6-1

       溫度計，是人們獲取當前環境溫度的工具。生活中常見的有水銀溫度計，運用了熱脹冷縮原理；也有些是數字溫度計，通過溫度傳感器獲取溫度並顯示在LCD顯示屏上。本課要製作的「溫度計」，如圖6-1所示，採用了數位技術，通過溫度傳感器來獲取溫度，但是顯示方式為較為古老的儀錶盤式。這種方式，會存在一些誤差，但是這種方式更能體現編程思維。通過該項目的學習，可以掌握LM35溫度傳感器的使用，還能鞏固積木【映射】的使用。

作品功能：開機後，指針先按逆時針方向後按順時針方向旋轉半圈，營造一個自檢的效果；然後會指向當前環境溫度對應的刻度處。

演示視頻


v  6.2材料準備

圖6-2

本項目所需要的硬體材料，如圖6-2所示，分別為：

（1）Arduino Uno   1塊

（2）IO擴展板       1塊

（3）SG90舵機    1個

（4）LM35溫度傳感器  1個

v 6.3電子模塊的使用6.3.1 LM35溫度傳感器LM35是一種得到廣泛使用的溫度傳感器，其輸出為攝氏溫標，範圍為0℃~100℃。

圖6-3

在與Arduino Uno主控板連接時，可連接A0-A5的任一引腳。連接示例如圖6-3所示，將LM35溫度傳感器接到引腳A0上，GND、VCC、數據三個引腳要分別對應。

圖6-4

在編程軟體Mind+中，其對應的積木為【讀取引腳（A0）LM35溫度（℃）】，如圖6-4所示，需到【擴展】中的【傳感器】下找到【LM35線性溫度傳感器】，然後選擇添加才會在積木區出現。示例程序如圖6-5所示，該程序執行的結果是將當前環境溫度通過串口列印功能顯示出來。

 

圖6-5

6.3.2 SG90舵機模塊

圖6-6

SG90舵機模塊在第一節課中已經介紹過，不再重複。再次提醒，我們使用舵機前需要對角度進行初始設置，一般我們編寫如圖6-6所示的程序後上傳，再將舵臂按照圖6-7所示的方向裝上舵機。然後通過改變角度來確定舵臂旋轉的方向。

圖6-7

v 6.4 項目製作6.4.1 硬體搭建

將SG90舵機連接到擴展板的D2引腳、LM35溫度傳感器連接到A0引腳，如圖6-8所示。

圖6-8

6.4.2 編寫程序

編程思路：先讓舵臂從0°轉到180°，然後轉回0°，實現自檢效果；接下去循環執行將LM35溫度傳感器採集的溫度值通過映射轉換為舵機的角度值，以實現指針始終指向對應刻度的目的。

根據編程思路，編寫出程序，示例程序如圖6-9所示。編好程序後，上傳到設備，進行初步的測試。

 

圖6-9

在使用積木【映射】時，前一對數為準備製作的錶盤的顯示數值範圍，後一對數為舵機的兩個極值，方向需要根據實際情況進行調整。

6.4.3 設計切割外型

使用雷射建模軟體LaserMaker進行外型的設計，設計圖如圖6-10所示。主要使用【圓角盒子】工具和【環形陣列】工具。

圖6-10

圖紙設計好後，使用雷射切割機進行切割。切割好的零件如圖6-11所示。

圖6-11

6.4.4 裝配調試6.4.4.1 組裝

將切割好的木板和硬體進行組裝，步驟如圖6-12所示。

圖6-12

（1）組裝好盒子的主體

（2）安裝舵機

（3）將LM35溫度傳感器固裝在背板上

（4）安裝主控板

（5）合上背板

（6）粘上指針

6.4.4.2 調試

安裝好後，通電測試。你可能需要對一些參數進行調整，以達到較理想的效果。比如，舵機實際旋轉難以達到180°或者舵臂安裝無法精準時，可以通過改變程序中的參數來調整，如圖6-13所示的程序參數，為實際製作中最後的程序中的參數。

圖6-13

v 6.5 思維拓展

對於今天製作的項目，你覺得還有什麼改進之處？你也可以自己重新設計一款富有創意的溫度計，比如將數值刻度改為應該穿的衣物標誌或電器標誌等。




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