光線感測、聲音感測、碰觸感測、溫濕度感測、IR感測、超音波感測、PIR感測、RFID

1. 電子工程系車用電子與資訊組
Arduino感測應用
吳錫修
sswu@nkut.edu.tw
Revised on July 16, 2018
光線感測、聲音感測、碰觸感測、溫濕度感測、IR
感測、超音波感測、PIR感測、RFID

2. Makeeachdaycount
 受光時，CdS硫化鎘內原本處於穩定狀態的電子受到激發成為自由電
子。所以光線越強，產生的自由電子也就愈多，電阻值就會變小
 5
光敏電阻
2
光線愈強，分壓輸出愈大
RCdS
R1 10KΩ
5V

3. Makeeachdaycount
 X ? Y : Z
 若X為true，執行Y，否則執行Z
 範例
if (analogRead(CDS) < threshold)
ledState = HIGH;
else
ledState = LOW;
上述程式碼可改寫如下：
ledState = (analogRead(CDS) < threshold)? HIGH : LOW;
三元運算子
3

4. Makeeachdaycount
 實驗目的
 熟用光敏電阻應用控制
 利用A0光敏電阻當作輸入裝置，當外界亮度小於臨界值時讓D12 LED亮，
否則讓LED亮燈號熄滅
 臨界值須依據現場環境調整
Lab 自動小夜燈 1/2
4

5. Makeeachdaycount
 參考程式
#define LED 2
#define CDS A0
bool ledState = LOW; //目前輸出腳位之狀態
int threshold = 600; //CDS亮度開關臨界值，視需要調整
int lightness;
void setup() {
pinMode(LED, OUTPUT);
pinMode(CDS, INPUT);
}
void loop() {
lightness = analogRead(CDS);
ledState = (lightness < threshold)? HIGH : LOW;
digitalWrite(LED, ledState);
}
Lab 自動小夜燈 2/2
5

6. Makeeachdaycount
 麥克風將聲波轉換為電子訊號
 動圈式麥克風（Dynamic Microphone）
 當聲波進入麥克風，振膜受到聲波的壓力而產生振
動，與振膜連接在⼀起的線圈則開始在磁場中移動
產生感應電流
聲音感測 1/2
6
 電容式麥克風（Condenser Microphone）
 當聲波進入麥克風，振動膜和基板之間的距離會隨著振動而改變電容值；
敏感度高，常見於錄音室使用
聲音
訊號輸出
感應磁鐡感應線圏
拾音薄膜
振動膜
電阻
電池
訊號輸出
基板
聲音

7. Makeeachdaycount
 麥克風輸出訊號很微弱，必須經過放大處理
 高通濾波器
1
2
1
2 3.14 68 0.1
≅ 23
 非反向放大器
1
100
1
101
聲音感測 2/2
7
100K
1K
68K
0.1uF
2.2K
MIC
LM358
+
-
3
2
8
4
1
5V
A0
負極與外殼相連

8. Makeeachdaycount
 實驗目的
 熟悉聲音感測電路原理
 熟用Serial Plotter工具驗證聲音感測輸出
Lab 聲音感測 1/2
8

9. Makeeachdaycount
 參考程式
#define MIC A2
void setup() {
pinMode(MIC, INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
Serial.println(analogRead(MIC));
delay(10);
}
 選單命令Tools>Serial Plotter
Lab聲音感測 2/2
9

10. Makeeachdaycount
 市售聲音感測模組有三類，依應用需求選購合適的模組
 DO輸出：輸出HIGH或LOW
 SVR調整觸發準備
 AO輸出：輸出0~5V，對應音量大小
 AO輸出及DO輸出
聲音感測模組
10

11. Makeeachdaycount
 實驗目的
 熟用麥克風輸入控制 (注意：不同廠牌麥克風模組腳位排列不相同)
 使用A2 麥克風做為聲控開關控制D12 LED；拍手點亮LED，再拍手則熄滅
LED
 音量開關臨界值須依據現場環境調整調校
Lab 聲控開關 1/2
11

12. Makeeachdaycount
 參考程式
#define RED_LED 12
#define MIC A2
int threshold = 600; //音量開關臨界值
int normal = 100; //正常情況音量值
bool ledState = LOW; //目前輸出腳位之狀態
void setup() {
pinMode(RED_LED, OUTPUT);
pinMode(MIC, INPUT);
}
void loop() {
if (analogRead(MIC) > threshold) { //聲音觸發
do { //等回復靜音
//do nothing
} while (analogRead(MIC) > normal);
ledState = !ledState; //切換輸出狀態
digitalWrite(RED_LED, ledState);
}
}
Lab 聲控開關 2/2
12

13. Makeeachdaycount
 Capacitive sensor利用電路等效電容變化做為近接感測
 當手指碰觸感應端，人體等效電容與電路電容形成並聯，使總電容量
增加
 TO-18或TO-39鐡殼封裝的電晶體，集極椄腳與鐡殼相通，非常適合
做為電容式近接開關的感應端
電容式近接感測原理 1/2
13
集極與外殼相連

14. Makeeachdaycount
 方波經過RC電路再經TTL準位轉換，會產生延遲；C愈大(手指碰觸感
測器時)，延遲情況愈明顯
電容式近接感測原理 2/2
14
VS VC
VS
VC
VC(TTL)
1
Vm
TTL輸入電壓準位：Hi輸入電壓：2.0V以上，Low輸入電壓：0.8V以下

15. Makeeachdaycount
 安裝
CapacitiveSensor函式庫 1/4
15

16. Makeeachdaycount
 CapacitiveSensor藉由量測Send pin與Receive Pin之間狀態切換之
延遲情形，提供⼀個相對數值，
 CapacitiveSensor類別方法
 CapacitiveSensor(byte sendPin, byte receivePin)
 建構CapacitiveSensor物件
 sendPin輸出檢測訊號之接腳
 receivePin讀取觸控訊號之接腳
 電阻R建議值1MΩ~10MΩ，receivePin連接100pF電容接地可增加檢測
穩定性
CapacitiveSensor函式庫 2/4
16

17. Makeeachdaycount
 long capacitiveSensorRaw(byte samples)
 傳回總感應電容對應值
 samples取樣數，較大值分辦率較佳但會降低程式效能；建議值30
 long capacitiveSensor(byte samples)
 傳回感應電容變化對應值 (總感應電容對應值 – 基準感應電容對應值)
 samples取樣數，較大值分辦率較佳但會降低程式效能；建議值30
 void set_CS_Timeout_Millis(unsigned long timeout_millis)
 設定量測逾時時間，預設為2000毫秒 (2秒)。發射端 (Send pin) 訊號準
位變換後，會開始檢測感應端 (Receive pin) 訊號何時跟隨變化，在檢
測期間，其它程式會暫停運作，所以必須設定逾時時間
CapacitiveSensor函式庫 3/4
17

18. Makeeachdaycount
 void reset_CS_AutoCal()
 立即校正capacitiveSensor函式的感應電容基準值
 void set_CS_AutocaL_Millis(unsigned long autoCal_millis)
 設定自動校正capacitiveSensor函式的基準感應電容值的時間間隔，設
定為0xFFFFFFFF可關閉自動校正功能
CapacitiveSensor函式庫 4/4
18

19. Makeeachdaycount
 實驗目的
 熟用CapacitiveSensor函式庫，測試觸控開關感應值
 開啟Serial Monitor觀察手指碰觸輸出結果
Lab 電容式近接感應值測試 1/3
19
foil
tape

20. Makeeachdaycount
 參考程式
#include <CapacitiveSensor.h> //引用CapacitiveSensor函式庫
CapacitiveSensor cs = CapacitiveSensor(2,3); //建構CapacitiveSensor物件
void setup() {
cs.reset_CS_AutoCal(); //校正感應電容基準值
cs.set_CS_AutocaL_Millis(180000); //每隔3分鐘自動校正感應電容基準值
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
Serial.print(cs.capacitiveSensorRaw(30)); //讀取總感應電容值
Serial.print("t");
Serial.println(cs.capacitiveSensor(30)); //讀取感應電容變化值
delay(100);
}
Lab 電容式近接感應值測試 2/3
20

21. Makeeachdaycount
Lab 電容式近接感應值測試 3/3
21
手指碰觸感應端時

22. Makeeachdaycount
 實驗目的
 使用CapacitiveSensor做為觸控開關控制LED
 需調整開關臨界值
Lab 電容式近接開關 1/3
22
foil
tape

23. Makeeachdaycount
 參考程式
#include <CapacitiveSensor.h> //引用CapacitiveSensor函式庫
#define LED 4
int threshold = 1000;
bool ledstate = LOW;
int cs_value;
CapacitiveSensor cs = CapacitiveSensor(2,3); //建構CapacitiveSensor物件
void setup() {
pinMode(LED, OUTPUT);
cs.reset_CS_AutoCal(); //校正感應電容基準值
Serial.begin(9600);
}
Lab 電容式近接開關 2/3
23

24. Makeeachdaycount
void loop() {
cs_value=cs.capacitiveSensor(30);
Serial.println(cs_value);
if (cs_value > threshold) { //碰觸感應端
ledstate = !ledstate;
digitalWrite(LED, ledstate);
while (cs_value > threshold) { //等待放開
cs_value=cs.capacitiveSensor(30);
delay (10);
Serial.println(cs_value);
}
}
delay(100);
}
Lab 電容式近接開關 3/3
24

25. Makeeachdaycount
 GND接地，VCC為供電電源，SIG為數字信號輸出腳
 點動型：初態為低電位，觸摸為高電位
電容式觸摸感測器模組
25

26. Makeeachdaycount
Lab 觸控開關 1/2
26
 實驗目的
 觸控開關控制LED

27. Makeeachdaycount
 參考程式
#define RED_LED 3
#define TOUCHPAD 2
bool ledState = LOW;
void setup() {
pinMode(RED_LED, OUTPUT);
pinMode(TOUCHPAD, INPUT);
}
void loop() {
if (digitalRead(TOUCHPAD)==HIGH) { //碰觸感應端
ledState = !ledState;
digitalWrite(RED_LED, ledState);
do {
} while (digitalRead(TOUCHPAD)==HIGH); //等待放開
}
}
Lab 觸控開關 2/2
27

28. Makeeachdaycount
 紅外線 (infrared，IR)波⻑在770nm至1000nm之間，而人眼可感知
的電磁波波⻑在400nm到700nm之間，所以紅外線屬於不可見光
 ⼀般家電遙控器使用波⻑940nm紅外線LED，載波最常見的是36kHz
或38kHz
 IR接收器
紅外線LED 1/2
28
VCC
GND
OUT IR Receiver

29. Makeeachdaycount
 IR發射器
 紅外線LED外觀與⼀般LED幾乎⼀樣
 驅動電路
紅外線LED 2/2
29
GPIO
10kΩ
220ΩIR LED
3904
5V
IR Transmitter
2N3904或2N2222

30. Makeeachdaycount
 家電廠商都會為旗下的紅外線遙控產品制定專屬的協定，所以A廠牌
的遙控器是不能控制B廠牌的家電
 Philips RC-5 Protocol
 https://www.sbprojects.net/knowledge/ir/rc5.php
紅外線傳輸協定
30

31. Makeeachdaycount
 下載IRRemote程式庫
 https://github.com/z3t0/Arduino-IRremote
 選單命令Sketch> Include Library> Add ZIP Library…安裝IRRemote
程式庫
IRRemote程式庫 1/2
31

32. Makeeachdaycount
 IRRemote程式庫內設計IRrecv類別及IRsend類別，分別提供IR接收及
傳送功能
 IRrecv類別方法
 IRrecv (int recvpin)
 recvpin 連接到紅外線接收器OUT端之接腳
 IRrecv (int recvpin, int blinkpin)
 recvpin 連接到紅外線接收器OUT端之接腳
 blinkpin 連接到接收指示燈之接腳
 void blink13 (int blinkflag)
 blinkflag 設為true表示啟用接收指示功能，每次接收到紅外線訊號
會使blinkpin閃燈；false表示停用接收指示燈
IRRemote程式庫 1/4
32

33. Makeeachdaycount
 int decode (decode_results *results)
 嘗試解碼所接收到的紅外線訊息並儲存到results結構變數，成功的話回
傳true，否則傳回false
 void enableIRIn()
 啟用IR接收
 void resume()
 重新啟用IR接收
IRRemote程式庫 2/4
33

34. Makeeachdaycount
 decode()函式會將接收資料解碼存入decode_results結構變數
class decode_results{
public:
decode_type_t decode_type; //UNKNOWN, NEC, SONY, RC5, ...
unsigned int address; //Used by Panasonic & Sharp [16-bits]
unsigned long value; //Decoded value [max 32-bits]
int bits; //Number of bits in decoded value
volatile unsigned int *rawbuf; //Raw intervals in 50uS ticks
int rawlen; //Number of records in rawbuf
int overflow; //true iff IR raw code too long
};
其中decode_type_t是在IRremote.h檔案中宣告的列舉資料
typedef enum {
UNKNOWN = -1, UNUSED = 0, RC5, RC6, NEC, SONY, PANASONIC, JVC, SAMSUNG, WHYNTER,
AIWA_RC_T501, LG, SANYO, MITSUBISHI, DISH, SHARP, DENON, PRONTO, LEGO_PF,
} decode_type_t;
IRRemote程式庫 3/4
34

35. Makeeachdaycount
 IRsend類別方法
 IRsend()
 預設使用D3連接到紅外線發射器
 void sendWhynter (unsigned long data, int nbits)
 data 要傳送之資料值
 nbits 傳送的資料值所佔位元數
 針對其它廠牌紅外線傳輸協定，還有sendNEC()、 sendSony()、
sendRC5()、 sendRC6()、 sendSharpRaw()、 sendJVC()、
sendSAMSUNG()等方法，方法參數用法相同
 如果IRrecv無法正確解碼所接收到的紅外線訊息，可更換不同的紅外線
傳輸協定方法試試
IRRemote程式庫 4/4
35

36. Makeeachdaycount
 實驗目的
 讀取IR遙控器傳送之控制碼並顯示到Serial Monitor
 記錄IR遙控器按鍵0與1相對應的控制碼
Lab IR遙控器訊號測試 1/3
36

37. Makeeachdaycount
 參考程式
#include <IRremote.h> //引用IRRemote函式庫
const byte irReceiverPin = 2; //紅外線接收器OUTPUT訊號接在D2
const byte LED = 4; //D4接指示燈
IRrecv irrecv(irReceiverPin, LED); //建立IRrecv物件來接收紅外線訊號
decode_results ir_results; //用來儲存解碼結果之decode_results結構變數
void setup() {
irrecv.blink13(true); //啟用接收指示
Serial.begin(9600);
irrecv.enableIRIn(); //啟動IR接收
}
Lab IR遙控器訊號測試 2/3
37

38. Makeeachdaycount
void loop() {
if (irrecv.decode(&ir_results)) { //解碼成功，收到⼀組紅外線訊號
Serial.println(ir_results.value, HEX); //紅外線控制碼
irrecv.resume(); //繼續收下⼀組紅外線訊號
}
delay(100);
}
Lab IR遙控器訊號測試 3/3
38

39. Makeeachdaycount
 實驗目的
 熟悉IR遙控程式設計
 按下IR遙控器按鍵1開啟LED，按下IR遙控器按鍵0關閉LED
Lab IR遙控LED 1/3
39

40. Makeeachdaycount
 參考程式
#include <IRremote.h> //引用IRRemote函式庫
const byte irReceiverPin = 2; //紅外線接收器OUTPUT訊號接在D2
const byte LED = 4; //D4接指示燈
IRrecv irrecv(irReceiverPin); //建立IRrecv物件來接收紅外線訊號
decode_results ir_results; //用來儲存解碼結果之decode_results結構變數
void setup() {
pinMode(LED, OUTPUT); //啟用接收指示
Serial.begin(9600);
irrecv.enableIRIn(); //啟動IR接收
}
Lab IR遙控LED 2/3
40

41. Makeeachdaycount
void loop() {
if (irrecv.decode(&ir_results)) { //解碼成功，收到⼀組紅外線訊號
switch (ir_results.value) {
case 0xFF6897: //按鍵0控制碼，須依遙控器實測結果調整
digitalWrite(LED, LOW);
break;
case 0xFF30CF: //按鍵1控制碼，須依遙控器實測結果調整
digitalWrite(LED, HIGH);
break;
}
Serial.println(ir_results.value, HEX); //紅外線控制碼
irrecv.resume(); //繼續收下⼀組紅外線訊號
}
delay(100);
}
Lab IR遙控LED 3/3
41

42. Makeeachdaycount
 實驗目的
 熟悉IR資料送收，讓二套Arduino透過IR送收資料
 Arduino A按下按鈕時透過IR傳送控制碼給Arduino B
Lab IR傳輸應用 1/6
42
Arduino A

43. Makeeachdaycount
 Arduino B收到控制碼後控制LED On/Off
Lab IR傳輸應用 2/6
43
Arduino B

44. Makeeachdaycount
 Arduino A參考程式
#include <IRremote.h> //引用IRRemote函式庫
const byte SW = 5;
IRsend irsend; //建立IRsend物件來傳送紅外線訊號 (使用D3)
bool lastState = HIGH; //前⼀次開關腳位之狀態
bool ledState = LOW; //LED輸出狀態
byte click = 0;
void setup() {
pinMode(SW, INPUT_PULLUP);
Serial.begin(9600);
}
Lab IR傳輸應用 3/6
44

45. Makeeachdaycount
void loop() {
bool b1 = digitalRead(SW); //讀取開關目前狀態
if (b1 != lastState) { //開關狀態改變
delay(20); //防彈跳
if (b1 == digitalRead(SW)) { //再次確認開關狀態
lastState = b1;
click++;
}
}
if (click == 2){ //已Click開關
click = 0;
Serial.println("IR send");
irsend.sendRC5(0xA0A0A0, 24); //IR送出控制碼
}
delay(100);
}
Lab IR傳輸應用 4/6
45

46. Makeeachdaycount
 Arduino B參考程式
#include <IRremote.h> //引用IRRemote函式庫
const byte irReceiverPin = 2; //紅外線接收器OUTPUT訊號接在D3
const byte LED = 4; //D4接指示燈
IRrecv irrecv(irReceiverPin); //建立IRrecv物件來接收紅外線訊號
decode_results ir_results; //用來儲存解碼結果之decode_results結構變數
void setup() {
pinMode(LED, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
irrecv.enableIRIn(); //啟動紅外線解碼
}
Lab IR傳輸應用 5/6
46

47. Makeeachdaycount
void loop() {
if (irrecv.decode(&ir_results)) { //解碼成功，收到⼀組紅外線訊號
switch (ir_results.value) {
case 0xA0A0A0: //收到正確的控制碼
ledState = !ledState;
digitalWrite(LED, ledState);
break;
}
Serial.println(ir_results.value, HEX);
irrecv.resume(); //繼續收下⼀組紅外線訊號
}
delay(100);
}
Lab IR傳輸應用 6/6
47

48. Makeeachdaycount
 SPI介面
 溫度解析度：0.0625°C
TC77溫度感測器 1/2
48

49. Makeeachdaycount
 Temperature Read Timing Diagram
 供電後bit 2為0，完成溫度轉換後bit 2為1
 bit 1與bit 0不使用 (DON'T CARES)
 溫度值為13位元
TC77溫度感測器 2/2
49

50. Makeeachdaycount
 實驗目的
 熟用TC77感測器量測溫度值
 每5秒讀取溫濕度值並輸出到Serial monitor
Lab 溫度感測 1/4
50
TC77

51. Makeeachdaycount
 byte incoming = shiftIn(dataPin, clockPin, bitOrder);
 從dataPin腳位讀取位元資料，讀取8位元後存入incoming變數中
 clockPin為送出觸發讀取信號之腳位
 bitOrder指定位元資料讀取順序，MSBFIRST或LSBFIRST
 範例
#define TC77_SIO 11
#define TC77_SCK 12
...
val1 = shiftIn(TC77_SIO, TC77_SCK, MSBFIRST);
Lab 溫度感測 2/4
51

52. Makeeachdaycount
 參考程式
#define TC77_SIO 11
#define TC77_SCK 12
#define TC77_CS 13
int value;
float tempC, tempF;
void setup() {
pinMode(TC77_CS, OUTPUT);
pinMode(TC77_SIO, INPUT);
pinMode(TC77_SCK, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
Lab 溫度感測 3/4
52

53. Makeeachdaycount
void loop() {
byte val1, val2;
digitalWrite(TC77_CS, LOW); //設定CS為LOW，準備讀取資料
val1 = shiftIn(TC77_SIO, TC77_SCK, MSBFIRST); //讀取high byte
val2 = shiftIn(TC77_SIO, TC77_SCK, MSBFIRST); //讀取low byte
digitalWrite(TC77_CS, HIGH); //完成讀取，CS回復為HIGH
value = val1*256 + val2;
tempC = (value>>3) * 0.0625; //去除最低3位元後轉換為10進制溫度值
tempF = tempC * 1.8 + 32; //換算華氏溫度值
Serial.print("Temperature：");
Serial.println(tempC, 2);
delay (5000);
}
Lab 溫度感測 4/4
53

54. Makeeachdaycount
 DHT11是⼀款簡易的數位溫濕度感測器
 量測範圍：20~90％RH，0~50℃
 準確度：25℃時，±5％RH ±2℃
 工作電壓：3.5V~5.5V
DHT11溫濕度感測器 1/2
54
VCC
DATA
GND

55. Makeeachdaycount
 資料格式
DHT11溫濕度感測器 2/2
55
>18ms 80us 50us

56. Makeeachdaycount
 選單命令Sketch>Include Library>Manage Libraries…
 安裝DHT sensor library by Adafruit Version 1.2.3
Arduino DHT函式庫
56

57. Makeeachdaycount
 實驗目的
 熟用DTH11感測器量測溫濕度
 每10秒讀取溫濕度值並輸出到Serial monitor
Lab 溫濕度感測 1/3
57

58. Makeeachdaycount
 參考程式
#include <DHT.h> //引用IRRemote函式庫
#define DHTPIN 7
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE, 0);
void setup() {
pinMode(DHTPIN, INPUT);
Serial.begin(9600);
dht.begin();
}
Lab 溫濕度感測 2/3
58

59. Makeeachdaycount
void loop() {
float h = dht.readHumidity(); //讀取濕度值
float t = dht.readTemperature(); //讀取溫度值
Serial.print("Humidity: ");
Serial.print(h, 1); //顯示溫度值 (小數點1位)
Serial.print("%t Temperature: ");
Serial.print(t, 1); //顯示濕度值 (小數點1位)
Serial.println("C");
delay(10000);
}
Lab 溫濕度感測 3/3
59

60. Makeeachdaycount
 超音波 (ultrasound) 是指任何頻率超過人類耳朵可以聽到的最高閾值
20KHz之聲波或振動
 音速 = 331.31 1
.
 在⼀大氣壓、25°C時音波在空氣中之波速約為 346m/s
 蝙蝠利用生物聲納 (biosonar) 回音定位 (echolocation) 來捕捉獵物或
躲避障礙物
超音波測距原理 1/2
60
Emitted Wave of Bat
Reflected Wave of Prey

61. Makeeachdaycount
 距離 = 音速*發射超音波至接收到反射波之時間/2
 duration(us) * 0.0346(cm/us) / 2;
超音波測距原理 2/2
61

62. Makeeachdaycount
 HC-SR04
 精度：3mm
 距離範圍：2cm ~ 450cm
 有效的角度：<15℃
 觸發輸入信號：10uS TTL pulse
超音波感測器 1/2
62
Signal
Internal
Initiate Echo back
10uS TTL to trigger pin
Pulse width corresponds to distance
(about 150uS-25mS, 38mS if no obstacle)
Formula：
pulse width (uS) * 0.0346 (cm/uS) / 2
Ultrasonic Transducer will issue 8 40kHz pulse

63. Makeeachdaycount
 duration = pulseIn(pin, value);
 duration = pulseIn(pin, value, timeout);
檢測脈波寛度，工作範圍10 us~3 minutes
 pin：信號接腳
 value：要偵測的脈波類型，HIGH或LOW
 timeout：等待脈波起始之時間(us)，預設為1秒
 回傳值表示脈波寬度 (單位us)，0表示timeout前沒有脈波起始
超音波感測器 2/2
63

64. Makeeachdaycount
 實驗目的
 熟用HC-SR04超音波感測器
 每3秒使用超音波測量距離 (cm)，小數點第1位
Lab 超音波測距 1/3
64

65. Makeeachdaycount
 參考程式
#define TRIG 6
#define ECHO 5
long duration;
int distance;
void setup() {
pinMode(TRIG, OUTPUT);
pinMode(ECHO, INPUT);
Serial.begin(9600);
}
Lab 超音波測距 2/3
65

66. Makeeachdaycount
void loop() {
digitalWrite(TRIG, LOW); //Clears the trig pin
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TRIG, HIGH); //從Trig送出10 us脈波
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIG, LOW);
duration = pulseIn(ECHO, HIGH); //讀取Echo脈波寬度(us)
distance= duration * 0.0346 / 2; //換算為距離(cm)
Serial.print("Distance: "); //在Serial Monitor顯示距離值
Serial.print(distance, 1);
Serial.println(" cm");
delay(3000);
}
Lab 超音波測距 3/3
66

67. Makeeachdaycount
 人體都有恒定體溫 (約37度)，會發出特定波⻑10um左右的紅外線
 被動式紅外線感測器就是靠探測人體發射的10um左右的紅外線而進
行工作的
PIR感測器 1/2
67
Fresnel Lens
PIR (Passive Infra-Red) sensor
Pyroelectric sensor

68. Makeeachdaycount
 感應角度小於120°
 最大距離7m
PIR感測器 2/2
68
VCC
GND
OUT
Delay Time Adjust
Distance Adjust
Repeat Trigger
Single Trigger

69. Makeeachdaycount
Lab PIR人體移動感測 1/2
69

70. Makeeachdaycount
 參考程式
#define PIRSensor 8
#define LED 12
void setup() {
pinMode(PIRSensor, INPUT);
pinMode(LED, OUTPUT);
}
void loop() {
int sensorValue = digitalRead(PIRSensor);
if (sensorValue == HIGH)
digitalWrite(LED, HIGH);
else
digitalWrite(LED, LOW);
}
Lab PIR人體移動感測 2/2
70

71. Makeeachdaycount
 RFID是Radio Frequency Identification的縮寫
 RFID系統由感應器(Reader)和RFID標籤(Tag)所組成，利用感應器發
射無線電波，觸動感應範圍內的RFID標籤，藉由電磁感應產生電流，
供應RFID標籤上的晶片運作並發出電磁波回應感應器
 RFID標籤可分為主動式及被動式
 被動式標籤本身沒有電池裝置，所需電流全靠感應器的無線電波電磁感應
產生，所以只有在接收到感應器發出的訊號才會被動的回應感應器
 主動式的標籤內置有電池，可以主動傳送訊號供感應器讀取，訊號傳送範
圍也較廣
RFID系統
71

72. Makeeachdaycount
 選單命令Sketch>Include Library>Manage Libraries…
安裝MFRC522 Library
72

73. Makeeachdaycount
 9接Reset (RST)，10接Slave select (SS)，11接Master-out slave-in
(MOSI)，12接Master-in slave-out (MISO)，13接Serial Clock (SCK)
Arduino Uno接線
73
Arduino Uno
pin 10
pin 13
pin 11
pin 12
GND
pin9
3.3V

74. Makeeachdaycount
 MFRC522物件.PCD_Init()
 初始化MFRC522讀卡機模組
 MFRC522物件.PICC_IsNewCardPresent()
 是否感應到新的卡片
 MFRC522物件.PICC_ReadCardSerial()
 讀取卡片的資料
 MFRC522物件.PICC_GetType()
 取得卡片類型
 MFRC522物件.PICC_GetTypeName()
 取得卡片類型名稱
MFRC522函式 1/2
74

75. Makeeachdaycount
 每張Mifare卡片都有唯⼀的ID (unique identifier，簡稱UID)，UID的⻑
度和內容，可從底下兩個屬性取得：
 MFRC522物件.uid.size：UID的⻑度
 MFRC522物件.uid.uidByte：UID碼的陣列
MFRC522函式 2/2
75

76. Makeeachdaycount
 參考程式
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); //建構MFRC522物件
void setup() {
Serial.begin(9600);
SPI.begin(); //初始化SPI bus
mfrc522.PCD_Init(); //初始化MFRC522
Serial.println("Scan PICC to see UID and type...");
}
Lab 讀取RFID卡片資料 1/3
76

77. Makeeachdaycount
void loop() {
//確認是否有新卡片
if (mfrc522.PICC_IsNewCardPresent() && mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {
byte *id = mfrc522.uid.uidByte; //取得卡片的UID
byte idSize = mfrc522.uid.size; //取得UID的⻑度
Serial.print("PICC type: "); //顯示卡片類型
MFRC522::PICC_Type piccType = mfrc522.PICC_GetType(mfrc522.uid.sak);
Serial.println(mfrc522.PICC_GetTypeName(piccType));
Serial.print("UID: "); //顯示卡片的UID
for (byte i = 0; i < idSize; i++) {
Serial.print(id[i], HEX); //以16進位顯示UID值
Serial.print(" ");
}
Serial.println();
mfrc522.PICC_HaltA(); //讓卡片進入停止模式
}
}
Lab 讀取RFID卡片資料 2/3
77

78. Makeeachdaycount
Lab 讀取RFID卡片資料 3/3
78

79. Makeeachdaycount
 實驗目的
 熟用Mifare RFID-RC522應用
 讀取正確的RFID卡時
 驅動Servo為開鎖狀態，亮綠色LED
 3秒後Servo回復為關鎖狀態，LED OFF
 讀取錯誤的RFID卡時
 亮紅色LED
 3秒後LED OFF
Lab RFID門禁控制 1/6
79

80. Makeeachdaycount
Lab RFID門禁控制 1/5
80

81. Makeeachdaycount
 參考程式
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
#include <Servo.h>
#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9
#define LED_ALARM 2
#define LED_UNLOCK 3
#define SERVO 5
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); //建立MFRC522物件
Servo servo; //建立Servo物件，模擬開關的切換狀態
int cards[][4] = {{0xA3,0x3E,0x82,0xCB}, {0xD0,0xF3,0xBD,0x4E}};
bool access = false;
bool lockerSwitch = true; //開關狀態，預設為「關」
Lab RFID門禁控制 2/5
81

82. Makeeachdaycount
void locker(bool lock) {
if (lock) servo.write(90); //關鎖
else servo.write(10); //開鎖
delay(15); //等伺服馬達轉到定位
}
void reset(){
digitalWrite(LED_UNLOCK, LOW);
digitalWrite(LED_ALARM, LOW);
lockerSwitch = true;
locker(lockerSwitch);
}
Lab RFID門禁控制 3/5
82

83. Makeeachdaycount
void setup() {
pinMode(LED_ALARM, OUTPUT);
pinMode(LED_UNLOCK, OUTPUT);
pinMode(SERVO, OUTPUT);
servo.attach(SERVO);
SPI.begin(); //初始化SPI bus
mfrc522.PCD_Init(); //初始化MFRC522
reset();
}
Lab RFID門禁控制 4/5
83

84. Makeeachdaycount
void loop() {
if (mfrc522.PICC_IsNewCardPresent() && mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {
byte *id = mfrc522.uid.uidByte; //取得卡片的UID
byte idSize = mfrc522.uid.size; //取得UID的⻑度
for (byte i = 0; i < idSize; i++) {
Serial.print(id[i], HEX); //以16進位顯示UID值
Serial.print(" ");
}
Serial.println();
for(int x = 0; x < sizeof(cards); x++) {
access = true;
for(int i = 0; i < idSize; i++ ) {
if(id[i] != cards[x][i]) { //卡片錯誤，繼續比對下⼀張
access = false;
break;
}
}
if(access) break; //找到正確卡片，結束比對
}
Lab RFID門禁控制 5/5
84

85. Makeeachdaycount
mfrc522.PICC_HaltA(); //讓卡片進入停止模式
if (access && lockerSwitch) {
lockerSwitch = false;
locker(lockerSwitch);
}
digitalWrite(LED_UNLOCK, access);
digitalWrite(LED_ALARM, !access);
delay(3000);
reset();
}
}
Lab RFID門禁控制 3/3
85