04 特殊輸入裝置

(2021/7/7)

【原來學Arduino這麼簡單(四) 】

上次介紹完顯示器的使用，今天來介紹輸入裝置的使用，而且是很酷的輸入裝置(如RFID及KeyPad)，這些輸入元件馬上聯想到智慧門鎖的應用，就是利用磁扣或密碼來開門！但一開始在使用PictoBlox的這些積木時，我花了很多時間測試，不大會用他們的積木，還好最後有測試成功，才有這篇文章。

一、特殊輸入裝置的種類及積木的擴充

    • 一共提供有5種輸入元件積木

      • RFID Sensor

      • Keypad Sensor

      • Fingerprint Sensor R307 ( 我手上沒有這種感應器，已經在淘寶找到了，下次再來測試)

      • IMU Sensor MPU6050

      • Other Sensors

二、測試RFID Sensor積木的使用

  • RFID感應器(RFID-RC522)的接線圖，如下：

  • RFID積木的使用

    • PictoBlox提供的RFID積木比較奇怪，跟一般的比較不一樣，試了好久，才有一點點了解

    • 先設定一組 master RFID tag ，且是固定不能改變

    • 如果要取得其他磁扣的UID值，就要使用get current tag ID

    • 而且此積木也只能用在【上傳模式】

  • 實作一：在1602LCD顯示器上顯示磁扣的UID及是否為master

    • SS接到D10

    • RST接到D9

    • 2022.01.01更新如下，可一直量測不同磁扣的ID，程式下載

  • 下面為以前的作法，不要再用了

  • 實作二：在特定的磁扣下會做特定反應，如點燈、開門、....

    • 將上面基本程式進行延伸即可

    • 目前在D2接了一顆LED燈

    • 放上master的磁扣會開燈，移開就會關燈

    • 放上UID為E052814D的磁扣會開燈，移開就會關燈

    • 如此一來就可以做外部裝置的控制了

  • 這樣就可以用RFID做很多控制了，是不是很簡單啊！小朋友，接下來就看你如何應用了！

三、測試Keypad Sensor積木的使用

  • keypad接線圖，如下：(下圖有關薄膜按鍵模組有詳細圖解，下圖取自 https://swf.com.tw/?p=917)

    • 列1~列4、行1~行4的腳位如下：D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9(改用A0)

  • 實作一：在LCD上顯示按下鍵的內容

    • 這積木也是試了好久才成功

    • 這積木也只能用在上傳模式

    • 由於D9被RFID使用，所以腳位用了D2~D8及A0

  • 實作二：設定4位的密碼

    • 在程式一開始先設定我們的密碼

    • 如果發現輸入的變數沒有出現在變數區域時，先切換回舞台模式，再切換回上傳模式即可

  • 實作三：請輸入4碼的密碼，如果輸入正確的密碼才能點燈或開門.....

    • 這次LED燈接在A1腳位

  • 這樣就完成了密碼的設定與輸入了，也可以再簡化直接將密碼寫在程式中，這樣程式就會再減一半了！

  • 另外，有一個積木，檢查有沒有按下哪一個鍵的積木，我試了那積木一直有問題！還好也沒用到！

四、測試MPU6050積木的使用

  • MPU6050介紹 (資料取自https://www.itread01.com/content/1545324504.html)

    • 1、介紹：MPU6050 是 InvenSense 公司推出的全球首款整合性 6 軸運動處理元件，相較於多元件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時之軸間差的問題，減少了安裝空間。

      • （1）繞X軸旋轉角度為roll，繞Y軸旋轉角度為pitch，繞Z軸旋轉角度為yaw。

      • （2）加速度感測器，本質是力感測器。用來檢查上下左右前後哪幾個面都受了多少力（包括重力），然後計算角度。

      • （3）陀螺儀，本質是角速度檢測儀。比如，一塊板，以X軸為軸心，在一秒鐘的時間轉到了90度，那麼它在X軸上的角速度就是 90度/秒 （DPS, 角速度單位，Degree Per Second的縮寫°/S ，體現了轉動的快慢）

      • （4）MPU解析度：3軸加速度 和3軸陀螺儀分別用了3個16位的ADC, 也就是說，加速度有3個16位ADC，其中每個軸使用了一個。也是說，每個軸輸出的資料，是2^16 也就是 -32768 ---- +32768。陀螺儀也是一樣。

    • 2、擴充套件性：MPU6050 內部整合了 3 軸陀螺儀和 3 軸加速度感測器，並且含有一個第二 IIC 介面，可用於連線外部磁力感測器即AUX_CL 和 AUX_DA，並利用自帶的數字運動處理器（DMP: DigitalMotion Processor）硬體加速引擎，通過主 IIC 介面，嚮應用端輸出完整的 9 軸融合演算資料。SCL 和 SDA 是連線 MCU 的 IIC 介面，MCU 通過這個 IIC 介面來控制 MPU6050，另外還有一個 IIC 介面：AUX_CL 和 AUX_DA，這個介面可用來連線外部從裝置，比如磁感測器，這樣就可以組成一個九軸感測器。

    • 3、姿態解算：我們可以使用 InvenSense 公司提供的DMP非常方便的實現姿態解算，降低了運動處理運算對作業系統的負荷。

  • 積木內容：這部份不再測試，有興趣者或需要者，請自行測試

  • 利用序列埠監控視窗是觀看數據

    • 添加【Communication積木】

    • 這些積木只能用在【上傳模式】

  • 接線圖：只用一組I2C的腳位即可

  • 測試X軸的轉動角度

  • 這部份不再測試，有興趣者或需要者，請自行測試

五、測試R307指紋辨識積木的使用

  • R307介紹：

    • R307指紋模組由光學指紋感測器、高速DSP處理器、高性能指紋比對演算法、大容量FLASH晶片等軟硬體構成，性能穩定，結構簡單，具有指紋錄入、影像處理、指紋比對、搜索和範本儲存等功能

    • 接線：

  • 作品功能說明

    • 按按鍵1，可切換摸式(Mode1~4)

      • mode1：調整可變電阻器來設定ID(1~127)

      • mode2：放上手指，儲存指紋資料，重複mode1改變ID，再來記錄該ID下的指紋

      • mode3：按按鍵2，清除指紋資料庫的所有資料

      • mode4：放上手指判斷是否已有內建的指紋了，如果是點亮藍燈，如果不是點亮紅燈

  • 參考資料：https://thestempedia.com/project-tag/fingerprint/，分兩部份

      • Enrolling Fingerprints(登記指紋)

      • Fingerprint Matching(指紋比對)

      • SoftwareSerial mySerial(10, 11);//YELLOW/WHITT

  • 設備及接線說明

    • R307

    • 4位7段顯示器

  • 測試程式，尚未精簡

  • 檔案下載

  • 上面這積木測試了好久才會用，接下來可以做更多的應用，而且可以做成打卡機，並把打卡資料上傳到雲端