Mixly开源项目设计20：温湿度检测装置

吴俊杰

冬季天气常常非常干燥，有时室内的暖气会加剧这种干燥，这时成年人可能还可以接受，但是对于孩子来说，就有可能会引发一些呼吸系统的疾病。图1是一个常用的寒暑表，上面标明了对人体而言舒适的温度和湿度是多少，温度的范围是18～24摄氏度，湿度的范围是40%～70%。那么，我们当下的室内温湿度状况又是怎样呢？让我们通过一个实验装置来测量一下。

● 电路连接

图2是DH11型温湿度传感器，它上面有一些能够透气的小孔，用来感知外面的环境参数。

我们将温湿度传感器接到GVA1A2端口上，红色LED接到GV23端口上，可以看到红色LED亮了起来（如图3），这说明现在的温湿度情况不达标，需要调整。同时，可以通过计算机的串口监视器查看当下的温度和湿度情况，T表示温度，H表示湿度（如图4）。数据说明，当下的环境确实比较干燥，如果向温湿度传感器的接收位置哈气，提高传感器周围的空气湿度，LED熄灭了，这就说明，此时温湿度已经达到比较适宜的状态。

● 情境呈现

我们可以将积木制作成一个表示摄氏度的大写C的样子，为了结构的稳固，采用双层立体结构（如图5）。接着，将温湿度计和温湿度报警装置固定在基础支架上，这样就完成了一个简易的温湿度报警装置的设计（如图6）。

● 原理揭秘

温湿度传感器通过2号端口与主控连接，首先需要建立两个数字变量T和H，分别用于存储当下的温度和湿度，并且通过串口通讯的方式显示出来，这样我们就可以通过计算机每间隔1秒就收到一个当下的温湿度信息（如下页图7）。

这里使用了连接字符串的功能，使得串口打印的结果更加易读，温度和湿度的显示结果之间用空格间隔开（如下页图8）。

为了实现报警功能，使用“如果…否则…”结构，当温湿度适宜的时候，LED不亮，当温湿度有任何一個条件不达标时，LED都会点亮（如图9）。这里的判定条件是“温度适宜”，所以并且“湿度适宜”，判定条件相对比较复杂（如图10）。这相当于用了3个指令来达到温度在18～24摄氏度之间、湿度在40%～70%之间这样的判定条件。

● 成果拓展

我们都知道植物的蒸腾作用可以给室内加湿，而且每种植物的生长，也有其最适宜的温度、湿度、环境光照、土壤湿度和肥力的综合条件，我们可以制作一个温湿度报警器的支架，放在植物的上面，这样可以提醒我们通过给植物的叶片喷水，以调整室内湿度，改进之后还可以制作一个植物环境监测系统（如图11）。

此外，了解传感器一般原理后，你可能会对温湿度传感器的工作原理产生一些疑问。为什么一个2号引脚既能够显示温度数值，又能够显示湿度数值呢？我们知道，像光线传感器、旋转传感器这样的装置它是通过电压数值的高低来表现光照和旋转角度的变化的，而且一个引脚只能输入一种信息。那么，温湿度传感器是怎么做到用一个引脚输入两种信息的呢？秘密在于它实际上不是一个单一的电子元器件，它自带了一块温湿度芯片，且不停地通过这一个引脚汇报“当前温度……、当前湿度……”的信息。那么，主控板是怎么“听懂”温湿度传感器的“汇报结果”的呢？这就需要它们之前就约定好一个汇报格式，而这个汇报格式就相当于一本字典，在编程当中每一个比较复杂的传感器的使用都需要引入一本专门的针对这个传感器的字典，称其为“库文件”，有了字典的帮助，我们就不需要了解复杂的翻译过程，而直接阅读结果了。

事实上，Arduino的强大之处也在于很多人为了其他人更方便地使用各种设备，编写了这些库，这就让我们可以更加方便地使用这些设备，暂时忽略那些我们不方便理解的部分，享受造物的乐趣。