“火星1号”机器人

林委锋

“老师，今天我们要学习什么呢？”“同学们好！大家看过《火星救援》这部电影吗？电影中的男主角马克通过燃烧氢气制造水，然后用来灌溉土壤，种植土豆。怎样让这珍贵的水资源被充分利用而不浪费呢？一个好的办法是检测土壤的湿度，根据检测的数据来供水。对了，这就要用到土壤湿度检测传感器。现在，就来制作一个有这种功能的机器人，我们给它起个酷酷的名字——‘火星1号。”

“火星1号”机器人要实现的功能是检测土壤的湿度，并且能把检测数据显示出来。如图1所示，实现检测土壤湿度这个功能的模块所需的元件有：Arduino Mega 2560控制板、液晶显示屏I2C LCD1602、土壤湿度传感器。

随着制作的机器人功能越来越多，我们发现Arduino UNO板的接口不够用了，那怎么办呢？这里我们使用了一个新的控制板Arduino Mega 2560，它的数字端口有54个，可以连接更多的设备。但在编程的时候要注意修改主程序工具栏的板卡选项，改为Arduino Mega 2560，否则程序下载的时候会因出错报警。

“火星1号”机器人用到的土壤湿度传感器有4个引脚，分别是电源端VCC、接地端GND、数字输出端DO和模拟输出端AO。传感器使用的电源为3.3～5V。将VCC和GND分别接Arduino板的电源端和接地端，AO接Arduino板的模拟接口端A0，编写一个测试程序，检测传感器是否能工作，将测试结果输出到串口监视器上，如图2- 1、2- 2所示。通过实验可得，当传感器电源VCC接Arduino板的5V时，传感器在没有接触水的情况下，其输出值为1023；将探测端插入土壤中，慢慢给土壤注入水，模拟湿度变化，随着湿度的增加，输出值越来越小。如果传感器电源VCC端接Arduino板的3.3V，在不接触水的情况下，AO输出值会比较小，为746左右。

液晶显示屏I2C LCD1602是一个带有I2C总线转接板的蓝色液晶显示屏。如图3所示，它共有4个引脚，分别是电源端VCC、接地端GND、数据端口SDA、数据端口SCL。液晶屏的VCC端接Arduino板的5V，显示屏的数据端口SDA、SCL接Arduino Mega 2560控制板上的针脚20（SDA）和21（SCL）。如果是使用Arduino UNO，则端口SDA、SCL应分别接Arduino UNO的模拟端口的A4、A5，这两个端口不可接反。

在Ardublock的Generic Hardware中有一个I2C LCD1602液晶显示屏的显示模块，如图4所示。这个模块有4个参数：

（1）print输出端，默认输出一个提示字符串：SainsmartLCD. I2C。

（2）line端，表示显示内容在液晶屏的第几行上显示。

（3）char端，表示显示内容从第几个字符位置处开始显示。

（4）address端，表示数据写入的地址，默认为3F。但有些液晶显示屏的地址不是3F，可能是27或其他。此时可从网上下载地址扫描程序，找到显示屏的写入地址。

将输出端print的提示字符串改为humidity，然后从通信模块中拖出“和模拟量结合”指令，连接到提示字符串后面，再从引脚模块中拖出“模拟针脚”指令，连接到前一指令后。“模拟针脚”后面的参数为A0，也就是前面土壤湿度传感器与Arduino板的连接端口A0。

程序编好后下载到Arduino板并运行，“火星1号”机器人就可以开始工作了！

附：液晶显示屏的地址扫描程序是一个C语言程序（下载地址：http：//pan.baidu.com/s/1qYvUSpQ），下载运行后，打开串口监视器，就可以找到液晶屏的数据写入地址。