利用Arduino制作一款防忘带钥匙装置

刘梅

试想一下，你打扮得漂漂亮亮准备去上班，当关门的一瞬间，发现钥匙没带，哎呀，囧！

下班路上突然想上厕所，急急忙忙赶回家，却发现没带钥匙，哎呀，囧！

周末下樓去扔垃圾，锅里炖着汤，回到家门口发现没带钥匙，哎呀，囧！

某天在上创客课程的时候笔者与学生们谈论起这个问题，思维活跃的孩子们立刻提出，为什么不用智能硬件做一个提醒人们带钥匙的装置呢？说干就干，笔者和学生利用碰撞传感器、点阵屏、红外传感器、光线传感器、亚克力板、3D打印设备等，经过一周的不断改进、假设与调试，制作出了一款防忘带钥匙装置。下面，笔者谈谈该装置的工作原理、硬件组装、代码编写，感兴趣的教师也可以带领学生尝试一下。

● 工作原理

此装置的原理是利用红外反射传感器通过其与门的间距检测门是否开启，当检测到门开启（间距大于某个数值）的时候利用光线传感器判断钥匙篓里有没有钥匙。如果检测到钥匙篓里有钥匙，显示屏会显示红色，蜂鸣器会发出变频率的提示音，提醒用户没带钥匙。没有钥匙时，显示屏则显示绿色，蜂鸣器也不会响起（如图1）。

此外，笔者和学生还给该装置增加了温湿度感应功能，利用温湿度传感器，实时监测室内环境，提醒人们天气情况。

● 所需器材

主控板2个、USB转换板2个、连线板2个、8×8LED点阵屏1个、3W RGB彩灯1个、蜂鸣器1个、红外反射传感器1个、光线传感器1个、温湿度传感器1个、OLED显示屏1个、Micro USB连接线2根、7号电池盒2个、可充电7号电池（3.7V）4节、电线若干、亚克力板若干、塑料铆钉若干、连接件若干、2.5×16mm金属螺丝若干。

笔者使用的软件环境是Mixily图形化界面编程，重在培养学生的逻辑思维。

● 使用说明

1.安装

①将红外传感器装在门框把手一侧的上方位置，使传感器对准门上不透明的地方。②将主控板盒固定在门框上方，并固定好温湿度传感器，使感应面向下。③将点阵屏固定在门上，将OLED显示屏置于容易被看到的地方。④将钥匙篓放到自己习惯放钥匙的地方。⑤检查连接线是否接触好，安装完成。

2.初次通电

初次通电时请先确保钥匙篓里没有任何东西，然后将门打开。此时将USB插入电源适配器中，通电后观察到点阵屏亮起绿色即为初始化完成，此时可以关门和放入钥匙。温湿度模块会自动初始化，通电后静待2～5秒即可。

3.如何使用

本装置操作简单，只需将钥匙放进钥匙篓中，就可实现自动检测。

4.使用过程中

①点阵屏状态说明：点阵屏显示绿色——正常；点阵屏显示红色——未带钥匙。

②OLED显示屏说明：第一行显示“Tem&Hum; Tester”，译为“温湿度检测器”；第二行显示“Tem：××.××℃”，译为“当前温度：××.××摄氏度”；第三行显示“Hum：××.××%Rh”，译为“当前湿度：××.××%”。

5.可能的故障及修复方法

①整套装置停止工作。

电源被拔出/停电

解决方法：给装置通电。

电池电量耗尽

解决办法：接通电源给电池充电。

开关未开启

解决办法：打开开关。

②检测失灵。

钥匙篓内有异物/传感器被堵住

解决办法：清理钥匙篓。

初始化失败

解决办法：重新通电进行初始化。

传感器正对着门的透明部分

解决办法：重新安装传感器。

③OLED显示屏乱码。

温湿度传感器接触不良

解决办法：插紧温湿度传感器插头。

初始化不正常

解决办法：重新通电进行初始化。

● 制作步骤

第一步：将主控板、连接板等吸附到指定位置。

第二步：将LED点阵屏、蜂鸣器等元件连接到连接板上（如图2）。

第三步：使用Micro USB线连接到电脑，上传程序。

第四步：吸附好另一套主控板。

第五步：将温湿度传感器和OLED显示屏与主控板连接好（如图3）。

第六步：连接电脑，上传程序。

第七步：用亚克力板组装好钥匙篓，并将LED彩灯和光线传感器安装到钥匙篓上（如图4）。

第八步：将两套主控板装入3D打印的主控板盒中，关闭盒盖，组装完成（如图5）。

这样，一款集钥匙提醒、温湿度显示的防忘带钥匙装置就做好了！学生们在此过程中锻炼了动手能力与逻辑思维能力，最重要的是，学生对创造创新的兴趣得到了极大地提升，为日后的发展奠定了良好的基础。