Arduino 简易水位报警器的实现

Arduino 简易水位报警器的实现

物联网课程，老师布置的一个作业，要求用到2个以上传感器或设备完成一个Arduino小项目。本人选择使用水位传感器和蜂鸣器，组合形成一个简易的水位报警器——当水位升高至水位传感器，蜂鸣器发出声响，起到警报作用。

一、软硬件准备

1. 硬件： Arduino UNO开发板，水位传感器，无源蜂鸣器（低电平触发MH-FMD），杜邦线若干根、USB方口数据线1根；
   Arduino UNO开发板：
   水位传感器：
   
   无源蜂鸣器：
   
2. 软件： Arduino IDE；

二、模块与开发板间的接线

由于在用fritzing绘制arduino硬件连线图时找不到无源蜂鸣器（低电平触发MH-FMD）元件，找了个外形差不多的元件做接线示意图的代替，希望见谅-。-

1. 水位传感器的通用三接口连线，一个连VCC（5V），一个连GND，本实验不测量水位抵达传感器的高度，故输出端选择接入数字输入端口4，而不是模拟端口。测试水位高度可参考使用Arduino读取水位传感器数据
2. 无源蜂鸣器（低电平触发MH-FMD）的VCC则连接开发板的3V电源，一个连DND，输出端连数字端口8。

arduino模拟接线图：

arduino实际接线图：

注意：水位传感器正负极不能反接，会烧坏传感器。

三、代码部分

水位传感器（Water Sensor），它是一个模拟输入模块，通过具有一系列的暴露的平行导线线迹测量其水滴/水量大小从而判断水位，完成水量到模拟信号的转换，输出的模拟值可以直接被Arduino开发板读取，达到水位报警的功效。

本实验不做模拟值测试。

水位传感器没有插入到水中时，输出值为0，代码处表示的变量为temp；反之其输出值为1；当水位传感器完全拔出，输出值为0。当temp为1时，满足报警条件，蜂鸣器发出声响，当temp为0时，蜂鸣器不会响起。

水位传感器的使用可参考使用Arduino读取水位传感器数据
蜂鸣器播放歌曲的方法可参考Arduino学习笔记—超简单制作音乐

//简谱频率，可用蜂鸣器实现音乐播放，此处简化只用于发出警报声
#define DH1 523
//列出全部D调的频率
#define WHOLE 1
#define HALF 0.5
#define QUARTER 0.25
#define EIGHTH 0.25
#define SIXTEENTH 0.625
//根据简谱列出各频率 
int tune[] = {DH1,DH1,DH1,DH1};
//根据简谱列出各节拍
float duration[]={1,0.5,0.5,1,};
int length; //用于表示tune长度，即音符个数
int temp; //水位传感器的输出值
int beep = 8;  //定义蜂鸣器接口为数字8接口
int water = 4; //定义水位传感器接口为数字4接口

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(beep, OUTPUT); //定义蜂鸣器的输出beep为输出接口
  pinMode(water, INPUT); //定义水位传感器的输出water为输入接口
  length=sizeof(tune)/sizeof(tune[0]);   //计算tune长度，即音符个数，用于播放乐谱
}

void loop() {
  temp = digitalRead(water); //获取水位传感器输出状态
  Serial.print(temp); //用于串口监视器看到temp数值变化
  if(temp == 1){
    //digitalWrite(beep, HIGH); 
     for(int x=0;x<length;x++)
  {
    tone(beep,tune[x]); //此函数依次播放tune序列里的数组，即每个音符
    delay(500*duration[x]); //每个音符持续的时间，即节拍duration，500是调整时间的越大，曲子速度越慢，越小曲子速度越快
    noTone(beep); //停止当前音符，进入下一音符
  }
  delay(100); //等待100ms后，循环重新开始
  }
  else{ 
     digitalWrite(beep, LOW);
   }
 delay(100);
}

四、水位报警器测试

1. 水位传感器放置水中，蜂鸣器根据乐谱与频率发出响声。
   矿泉水瓶反抗无效，无奈上镜-。-
   
2. 水位传感器从水中取出，蜂鸣器停止发出响声。如果取出传感器后蜂鸣器仍在响，水位传感器表面可能残留大片水渍，擦干即可停止奏乐。
   
3. 串口监视器中temp数据变化：
   

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参考文章

[1] : https://blog.csdn.net/song527730241/article/details/50897997
[2] : https://www.geek-workshop.com/thread-288-1-1.html
[3] : https://baijiahao.baidu.com/s?id=1632071100919342482&wfr=spider&for=pc