“火星1號”機器人

林委鋒

“老師，今天我們要學習什么呢？”“同學們好！大家看過《火星救援》這部電影嗎？電影中的男主角馬克通過燃燒氫氣制造水，然后用來灌溉土壤，種植土豆。怎樣讓這珍貴的水資源被充分利用而不浪費呢？一個好的辦法是檢測土壤的濕度，根據檢測的數據來供水。對了，這就要用到土壤濕度檢測傳感器。現在，就來制作一個有這種功能的機器人，我們給它起個酷酷的名字——‘火星1號。”

“火星1號”機器人要實現的功能是檢測土壤的濕度，并且能把檢測數據顯示出來。如圖1所示，實現檢測土壤濕度這個功能的模塊所需的元件有：Arduino Mega 2560控制板、液晶顯示屏I2C LCD1602、土壤濕度傳感器。

隨著制作的機器人功能越來越多，我們發現Arduino UNO板的接口不夠用了，那怎么辦呢？這里我們使用了一個新的控制板Arduino Mega 2560，它的數字端口有54個，可以連接更多的設備。但在編程的時候要注意修改主程序工具欄的板卡選項，改為Arduino Mega 2560，否則程序下載的時候會因出錯報警。

“火星1號”機器人用到的土壤濕度傳感器有4個引腳，分別是電源端VCC、接地端GND、數字輸出端DO和模擬輸出端AO。傳感器使用的電源為3.3～5V。將VCC和GND分別接Arduino板的電源端和接地端，AO接Arduino板的模擬接口端A0，編寫一個測試程序，檢測傳感器是否能工作，將測試結果輸出到串口監視器上，如圖2- 1、2- 2所示。通過實驗可得，當傳感器電源VCC接Arduino板的5V時，傳感器在沒有接觸水的情況下，其輸出值為1023；將探測端插入土壤中，慢慢給土壤注入水，模擬濕度變化，隨著濕度的增加，輸出值越來越小。如果傳感器電源VCC端接Arduino板的3.3V，在不接觸水的情況下，AO輸出值會比較小，為746左右。

液晶顯示屏I2C LCD1602是一個帶有I2C總線轉接板的藍色液晶顯示屏。如圖3所示，它共有4個引腳，分別是電源端VCC、接地端GND、數據端口SDA、數據端口SCL。液晶屏的VCC端接Arduino板的5V，顯示屏的數據端口SDA、SCL接Arduino Mega 2560控制板上的針腳20（SDA）和21（SCL）。如果是使用Arduino UNO，則端口SDA、SCL應分別接Arduino UNO的模擬端口的A4、A5，這兩個端口不可接反。

在Ardublock的Generic Hardware中有一個I2C LCD1602液晶顯示屏的顯示模塊，如圖4所示。這個模塊有4個參數：

（1）print輸出端，默認輸出一個提示字符串：SainsmartLCD. I2C。

（2）line端，表示顯示內容在液晶屏的第幾行上顯示。

（3）char端，表示顯示內容從第幾個字符位置處開始顯示。

（4）address端，表示數據寫入的地址，默認為3F。但有些液晶顯示屏的地址不是3F，可能是27或其他。此時可從網上下載地址掃描程序，找到顯示屏的寫入地址。

將輸出端print的提示字符串改為humidity，然后從通信模塊中拖出“和模擬量結合”指令，連接到提示字符串后面，再從引腳模塊中拖出“模擬針腳”指令，連接到前一指令后。“模擬針腳”后面的參數為A0，也就是前面土壤濕度傳感器與Arduino板的連接端口A0。

程序編好后下載到Arduino板并運行，“火星1號”機器人就可以開始工作了！

附：液晶顯示屏的地址掃描程序是一個C語言程序（下載地址：http：//pan.baidu.com/s/1qYvUSpQ），下載運行后，打開串口監視器，就可以找到液晶屏的數據寫入地址。