在生活中，我们经常看到某些路灯到了黄昏或晚上就会自动亮起，或者某些指示路牌在天色昏暗的情况下也会点亮灯光，你有没有思考过，它是如何判断天色是明亮的或者昏暗的呢？其实判断亮度情况可以使用光线传感器，光线传感器可以检测出当前环境光线的亮度值，我们根据亮度值就可以判断情况了。那么在本节课中我们将一起来制作一个光线报警器，当光线很强时就通过蜂鸣器发声报警。

知识锦囊

光线传感器

光线传感器可以检测周围环境中的光线强度，并将检测到的光能转化为电能。光线传感器按照类型分为光敏电阻型、光电二极管型和光电晶体管型。这里简单介绍两种常用的光线传感器，光敏电阻型和光电二极管型。

光敏电阻型
首先是光敏电阻型，其模块上会集成一个光敏电阻，如下图所示，光敏电阻对光线极其敏感，只要是我们人眼可见的光都可以引起它的反应。高强度的光照会导致电阻值降低，而低强度的光照会导致电阻值增高，通过光照强度来调节电路中接入的电阻值，从而去控制其他的设备，比如去控制LED灯亮灭。
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光电二极管型
光电二极管又叫做光电传感器、光电探测器，当一束光线撞击二极管时，管中的电子会迅速散开形成电子空穴，从而导致电流流过，光照越强，电流越强，由于光电二极管产生的电流与光的强度成正比，因此对于需要快速改变光响应的光检测来说非常有利，本节课我们要用到的光线传感器就是这一类型。
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再说到光线的用途，我们可以通过光线传感器构建光控开关，比如通过光线传感器控制灯的亮灭，白天的时候关闭灯，夜间打开灯。光控设备的主要目的是为了节约能源，通过智能自动化的手段提高效率，生活中最常见的光控设备大概就是光控灯了，光控台灯、光控路灯、公路隧道照明等等，为我们的生活带了便利的同时也对环保节能作出贡献。

蜂鸣器

蜂鸣器是一种能够电子发声的元器件，广泛应用于各类电子产品，如电脑、打印机、复印机、报警器、电子玩具、电话、定时器等。蜂鸣器有有两种类型：有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，这两种蜂鸣器的区别就在于内部是否有振荡源。

  • 有源蜂鸣器：内部有一个振荡源，只要接通电源，蜂鸣器就会发出声音。
  • 无源蜂鸣器：内部没有振荡源，需要用波形脉冲信号去驱动它发声，以产生各种音调和效果。

在本课程中使用的是有源蜂鸣器，独立的蜂鸣器模块如下图所示：
第4课 光线报警器 - 图3

实践操作

任务一：在串口监视器显示光线传感器的值

首先我们将光线传感器通过Grove线连接到主控板的A0/D0接口上。
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打开Arduino IDE，新建一个程序文件，编写以下代码：

  1.  #define LIGHT_PIN 0//定义光线传感器连接至A0
  2. #define BAT_ENABLE 19 //Grove端口使能引脚
  3.  int readValue = 0;//定义变量readValue，存储光线值
  4. void setup() { 
  5.    Serial.begin(9600);//设置串口的通信频道
  6.    pinMode(LIGHT_PIN , INPUT); //设置光线传感器的引脚为输入状态
  7.    digitalWrite(BAT_ENABLE, HIGH);//启用Grove端口
  8. }
  9. void loop() {
  10.     readValue = analogRead(A0);//读取A0引脚的光线模拟值并存储在readValue变量中
  11.     Serial.println(readValue);//在串口输出变量readValue的值
  12.     delay(200);//延时200毫秒，防止读取过快导致出错。
  13. }

然后，

  • 单击工具>开发板> Wio LTE
  • 单击工具>端口以选择正确的端口号。（不要选择COM1）

接下来单击Arduino IDE左上方的Upload按钮，几秒钟后，程序成功上传。程序上传成功之后，点击界面右上角的串口监视器图标，打开串口监视器。
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用手遮挡光线传感器观察串口监视器中的数值是否发生变化。
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任务二：光线报警器

通过任务一的操作你会发现，光线传感器的数值会随着光线增强而变大，光线减弱会变小，并且数值输出范围为0-1023之间。那么我们就可以利用传感器的值做一个自动报警装置。
逻辑如下：
当光线传感器的值小于某一个数的时候，则控制蜂鸣器报警；当光线传感器的值大于某一个数的时候，则关闭蜂鸣器停止报警。
我们首先将蜂鸣器与光线传感器正确的接入开发板上，蜂鸣器接入A2/D2接口，光线传感器接入A0/D0接口。
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然后打开Arduino IDE，新建一个程序文件，编写以下代码：

  1. #define LIGHT_PIN 0//定义光线传感器连接至A0
  2. #define buzzer_PIN 2//定义蜂鸣器连接至D2
  3. #define BAT_ENABLE 19 //Grove端口使能引脚
  4.  int readValue = 0;//定义变量readValue，存储光线值
  5. void setup() { 
  6.    Serial.begin(9600);//设置串口的通信频道
  7.    pinMode(LIGHT_PIN , INPUT); //设置光线传感器的引脚为输入状态
  8.    pinMode(buzzer_PIN, OUTPUT); //设置蜂鸣器的引脚为输出状态
  9.    digitalWrite(BAT_ENABLE, HIGH);//启用Grove端口
  10. }
  11. void loop() {
  12. readValue = analogRead(A0);//读取A0引脚的光线模拟值并存储在readValue变量中
  13.     if(readValue < 100){ //条件判断，如果光线值小于100，则启动蜂鸣器
  14.     digitalWrite(buzzer_PIN,HIGH);//启动蜂鸣器
  15.      }
  16.     else {
  17.     digitalWrite(buzzer_PIN,LOW);//关闭蜂鸣器
  18. }
  19.     delay(100);//降低程序运行速度，防止出错
  20. }

然后，

  • 单击工具>开发板> Wio LTE
  • 单击工具>端口以选择正确的端口号。（不要选择COM1）

然后，单击Arduino IDE左上方的Upload按钮，几秒钟后，程序成功上传。上传完成之后，尝试用手遮挡光线传感器，观察蜂鸣器是否按照程序逻辑报警。
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