第五章類比輸入感測模組

自然界的信號都是屬於類比信號如：光線、溫度、溼度等，但一般電腦所能處理的信號只能是數位信號，因此，透過「類比輸入感測模組」將自然界連續性的信號先轉成「0 ~ 5V」電壓，提供給主板的類比輸入腳位，主板再將輸入的電壓轉成「0 ~ 1023」以方便程式判讀。

5-1 模組說明：

常用類比輸入模組，如：可變電阻模組、光線感測模組、溫度感測模組、土壤溼度模組、避障紅外線模組等，基本都是三支接腳，「VCC」和「GND」為電源腳位，「S」(或「A0」)為模組類比信號輸出腳位，如果輸入模組有四支接腳，除了前三支接腳外，還有一支是模組的數位輸出腳「D0」，此類模組上會有一個可用小十字螺絲起子調整的半可變電阻，用來調整臨界值決定在基準電壓以上時輸出高電位(High)，基準電壓以下時輸出低電位(Low)。

5-2 「S」(或「A0」)可接至主板腳位：

A0 ~ A5：依照偵測結果模組輸出「0 ~ 5V」電位，主板讀取此類比信號後對應得到的數值為「0 ~ 1023」。

PS. 如果將「類比輸入感測器模組」的類比信號輸出連接至主板的數位輸入腳「D2 ~ D12」並讀取會如何呢?實測主板大約是以類比中間值「512」做為數位值的分界點，但誤差約「± 50」(「D13」因有外接LED，分界點會有所差異)，除非是偵測值變化量很大的模組(例如：「霍爾磁性模組」)，否則應盡量避免此種接線方式。

5-3 範例1：縮放角色尺寸(可變電阻模組)

說明：

可變電阻是一種透過旋轉機構改變電阻值進而改變模組輸出電壓，主板偵測類比信號值為「0 ~ 1023」，將可變電阻模組輸出接到主板「A0」類比輸入腳位(如接線圖)，讓角色的尺寸比例跟著「A0」腳位偵測值(0 ~ 1023)縮小或放大。

當此範例的「可變電阻模組」實作完成後，請務必將「可變電阻模組」更換成其他「類比輸入感測器模組」一一測試，觀察數值變化，其中「土壤濕度模組」用手輕按和用力按住兩金屬片，「光線感測模組」遮住光線觀察數值變化，「避障紅外線模組」的「A0」類比輸出腳接至主板類比輸入腳位「A0 ~ A5」，觀察接近黑色平面和白色平面的變化。

接線圖：

程式碼：

執行結果：

5-4 範例2：改變角色水平位置(可變電阻模組)

說明：

同上一範例接線方式，使用「可變電阻模組」改變角色在舞台的水平位置，角色在舞台水平中心位置X=0，最左側約為 X= -200，最右側約為 X= 200 (舞台可活動寬度約為400)，使用公式：「(A0 / 1024) * 400」，將可變電阻信號範圍(0 ~ 1023) 等比例縮至舞台寬度(0 ~ 400)，再用 200 減其值，將「0 ~ 400」轉成舞台X軸範圍「-200 ~ 200」。

接線圖：(同上一範例)

程式碼：

執行結果：

旋轉可變電阻改變角色在舞台的水平位置。

5-5 範例3：利用光線明暗控制LED亮度(光線模組+LED模組)

說明：

「光線模組」是採用光敏電阻透過光線明暗變化改變電阻值，進而改變模組輸出電壓(光線越暗輸出電壓越大)，將「光線模組」的「S」(或A0)類比輸出腳位接到擴展板「A0」類比輸入腳位；並將「LED模組」輸出腳位接在擴展板「D3」PWM輸出腳(如接線圖)，利用光線明暗(0 ~ 1023)控制LED亮度(0 ~ 255)。