採用ROHM感測器套件的DIY Arduino家庭保全系統 第1部分 – 機制

在該項目中，我們將使用Arduino Mega和ROHM的感測器評估套件來製作一套DIY Arduino家庭保全系統。該系統使用無源紅外感測器（PIR）來檢測任何可疑運動，並使用ROHM的溫度感測器（BD1020HFV）和氣壓感測器（BM1383GLV）來檢測熱量。通過Arduino WiFi Shield將其連接到互聯網，以便與Cayenne API進行通信。

當有人闖入您所在區域並檢測到人員行動時，系統將觸發蜂鳴器並通過Cayenne向您發送電子郵件提醒。當檢測到高於預設溫度的熱量時，也會向您發送提醒郵件。這款家庭保全系統可以通過Cayenne網站或智慧手機上的Cayenne App全天候監控。

上一篇文章介紹了如何設定感測器擴展板並連接到Arduino的指南。如果您還沒有該指南，可參見ROHM感測器評估套件概述。

硬體

• Arduino Mega 2560
• Arduino WiFi Shield（Arduino WiFi擴展板）
• 用於Arduino的Grove Base Shield（Grove基礎擴展板）
• 3只 LED（紅色、綠色和藍色）
• Grove PIR 行動偵測感測器
• 蜂鳴器
• Arduino ROHM 感測器擴展板
• ROHM 溫度感測器 (BD1020HFV)
• ROHM 氣壓感測器 (BM1383GLV)
• Grove 通用4芯電線
• 亞克力： 195 x 195 x 3mm
• 電阻 (10 Kω 和 100 KΩ)
• 麵包板
• 無線遙控器，帶2個射極器和1個接收器
• 電源：12 VDC

軟體

• Arduino IDE
• ROHM 溫度感測器庫 (http://micro.rohm.com/en/download_support/sensor_module/kiyaku.php?file=data/software/BD1020HFV.zip)
• ROHM 氣壓感測器 (http://micro.rohm.com/en/download_support/sensor_module/kiyaku.php?file=data/software/BM1383GLV.zip)

工具

• Arduino Mega 外殼
• M3 尼龍內六角螺母墊圈支柱
• Grove Wrapper/Case (http://www.robotmesh.com/microcontrollers/seeedstudio/grove-wrapper-1-2-4-pcs-blue 以及 https://www.seeedstudio.com/Grove-Green-Wrapper-1*1(4-PCS-pack)-p-2581.html)
• Dremel 扳手工具
• 烙鐵

圖1. Arduino Mega 2650（左）、ROHM Arduino Shield（右）、ROHM感測器（上）

圖2. Arduino Mega的亞克力外殼

圖3. Arduino WiFi Shield

圖4. 遙控射極器和接收器（4頻道）

圖5. Arduino用Grove Base Shield

圖6. Grove PIR行動偵測感測器

圖7. 蜂鳴器

圖8. Grove LED

圖9. Grove Wrapper/Case和麵包板

圖10. 公-公連接器和Grove通用4芯電線

圖11. 10KΩ和100Ω電阻

圖12. 電源：12 VDC

安裝硬體

首先組裝Arduino亞克力外殼。在外殼閉合前，需將用於啟動12VDC遙控器的兩根電線（紅色和黑色）焊接到Arduino VIN（12V）上。

圖13. 組裝Arduino外殼，焊接黑色和紅色電線

組裝外殼後，即可將Mega放入其中。用螺釘將Mega固定在亞克力底座上。

圖14. 將Mega置於外殼內

為Arduino和遙控器附件安裝亞克力底座

在亞克力板上鑽孔以連接Arduino Mega和Grove Wrapper/Case。必須測量模組的尺寸並在表面上標出待鑽孔的點。本項目的電路板佈設如下圖所示（圖15）。您可以按自己的偏好習慣重新排列電路板上的模組。使用雙面膠帶連接麵包板和遙控器。

圖15. 亞克力底座，配有Arduino、遙控裝置、麵包板和Grove Wrapper/Case附件。

然後將剛從Arduino焊接過來的兩根黑色和紅色線連接到遙控器。注：必須特別留意端子上的極性符號（+和 -）。

圖16. 將兩根電線（黑色和紅色）連接到遙控器。

將兩根公-公連接器線連接到遙控器上的一個繼電器頻道。我們將使用D頻道，如圖17所示。

圖17. 將兩根公-公電線連接到遙控器。

連接上拉電阻和下拉電阻

將兩個電阻（100Ω和10Ω）和三根公-公電線連接於麵包板上（參見圖18）。這些電阻用作將訊號從遙控器發送到Arduino的上拉和下拉電阻（通過數位引腳41）。

按下遙控射極器時，遙控器接收器中的繼電器會打開/斷路。如果繼電器處於“ON”位置，則繼電器的5V電源會使Arduino引腳41觸發為高電平。

注：繼電器為“ON”時，其紫色電線會連接到5V。 將灰色電線連接到Arduino引腳41，黑色電線連接到Arduino GND引腳。

圖18. 兩個電阻和三根公-公電線連接到麵包板上

連接PIR感測器、蜂鳴器和LED

將PIR感測器、蜂鳴器、綠色LED、藍色LED和紅色LED放入已經擰入亞克力機板的Grove Wrapper/Case中。

圖19. 擺放好PIR感測器、蜂鳴器和LED後，組裝機板。

連接 Arduino WiFi Shield

將WiFi Shield置於Arduino Mega頂部。必須確保引腳正確對齊。

圖20. 將WiFi Shield置於Arduino Mega頂部

連接ROHM的感測器擴展板

然後在剛剛安裝的Wifi Shield上包裹ROHM的感測器擴展板。同樣，也必須確保引腳正確對齊。然後將ROHM的溫度感測器 (BD1020HFV) 連接到類比2連接器，ROHM的氣壓感測器 (BM138GLV) 則連接到ROHM感測器擴展板的I2C連接器上（參見圖21）。

圖21. 將ROHM的感測器擴展板放置於Arduino WiFi Shield頂部

氣壓感測器（BM138GLV）可以使用1.8V或3V電源，溫度感測器則可使用3V或5V電源。因此，必須將跳線連接到3V從而將電壓設定為3V（參見圖21）。

有關ROHM感測器的更多資訊，參見ROHM感測器評估套件概述！

圖22. ROHM感測器擴展板、BD1020HFV和BM138GLV感測器疊放於Arduino WiFi擴展板頂部

增加 Grove Base Shield

最後，還應將Grove Base Shield疊放於ROHM感測器擴展板的頂部。這是最後一層擴展板！務必確保引腳正確對齊。此時還應再三檢查目前為止堆疊的所有內容是否符合要求。

圖23. Grove Base Shield堆放於ROHM感測器擴展板頂部。

堆疊完成，將黑色電線從麵包板連接到Arduino GND引腳。然後將繼電器的白光電線連接到Arduino的5V引腳，並將灰色電線從麵包板連接到Arduino引腳41。

圖24. 系統整體設計

通過Grove Base Shield將PIR感測器、蜂鳴器和LED連接到Arduino

將PIR感測器、蜂鳴器和LED連接到Arduino。將Grove通用4芯電線上的一個連接器連接到感測器，另一個連接器連接到Grove Base Shield。引腳號已經標記在Grove Base Shield上，因此應很容易對照。使用下表作為參考：

圖25. 通過Grove Base Shield連接PIR感測器、蜂鳴器、LED和Arduino。

所分配的引腳編號應始終保持一致；這些編號將按照我們的程式進行編碼：

#define PIR_MOTION_SENSOR 2 // 使用引腳2接收來自模組的訊號

#define LED1 4 // 檢測到發生行動時藍色LED燈亮

#define LED2 6 // 觸發警報後綠色LED燈亮

#define LED3 8 // 如果行動偵測和觸發開關都開啟，則紅色LED燈亮

#define buzzer 5 // 蜂鳴器

#define remote 41 // 遠程控制

硬體安裝完成！以上為DIY Arduino家庭保全系統的第1部分。在第2部分中，我們將編寫一個離線程式來測試我們剛剛創建的系統，並連接到Internet以便使用Cayenne API進行無線控制。我們將引導您完成myDevices Cayenne的創建，並建立連接（系統到您的Cayenne帳戶），這樣即使您不在家，也可以無線控制保全系統。

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