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第3章系统的组成——“黏土怪”与“盒仔”在上一章已经感受了多样的控制方式。其实它们都属于控制系统，那么什么是控制系统?控制系统是如何组成的呢？本章将以“黏土怪”和“盒仔”为例介绍什么是控制系统以及控制系统的组成。同时还可以学习到木材的加工工艺及技术的表现图——三视图。3.1系统的组成为了在无人值守的房间能够及时发现非法入侵的人或物，常常会安装人体红外监测装置，通过它能够及时发现异常，本节中的“黏土怪”不仅能发现人体红外信号，并能够及时作出反应，通过点亮LED，发出声音提醒用户。这是如何做到的呢？原来当有人走近“黏土怪”时，“黏土怪”身上安装的人体红外线装置监测到人体热辐射发出的红外信号，控制电路接收到该信号后，便会发出相应的指令，启动语音播放模块并点亮LED，发出预警语音信息；当没有监测到人体热辐射信号后，语音模块停止播放，LED熄灭。那么人体红外监测装置、语音播放模块、LED就组成了人体监测报警系统。人体热辐射发出的信号可看作系统的输入，报警声、LED点亮是系统输出量。可以把人体红外监测“黏土怪”的工作原理用图31所示的控制系统表示。图31控制系统由图31可以看出，该装置的工作原理图中是由一个个环节构成。其实任何一种控制的实现，通常都包含了若干个环节，这些环节就构成了一个系统，称为控制系统。控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系。在控制系统中，为了分析的方便，通常采用方框图表示系统的环节，用单向的信号线表示系统信号传递的方向，这种图称为控制系统的方框图，它表示系统各个环节在系统中的位置、功能和相互关系，如图32所示。图32控制系统工作过程第3章系统的组成——“黏土怪”与“盒仔” Arduino与通用技术〖2〗〖2〗 〖1〗 【知识拓展】系统的组成: 输入量即控制系统的给定量，如外界的人体红外线信号；输出量(被控量)即控制系统所要控制的量，也是控制系统输出的信号，如语音播报、LED点亮；被控对象即控制系统中所要控制装置或生产过程，如LED、语音播报模块；执行器即直接对被控对象进行控制的装置或元件，本例中执行器为语音播报模块、LED。【小任务】请你尝试用方框图说明图33所示人体感应门控制系统工作的过程，并注明方框中各环节的具体内容以及输入量、输出量。图33人体感应门3.2人体红外监测装置——“黏土怪”上节中通过系统的组成分析，了解了人体红外监测装置系统的各个环节。本节以组成系统的各个环节为序进行制作。试验活动: 制作人体红外线监测装置【试验目的】以Arduino UNO R3作为主控板，通过人体红外热释电运动传感器，检测运动的人或动物身上发出的红外线，当检测到红外电信号时，两个红色LED点亮并通过语音模块播报语音信息，表示监测到红外线信号。【试验器材】试验所用器材如表31以及图34～图36所示。表31试验所用器材序号名称数量1Arduino UNO R312 图34人体红外热释电运动传感器13红色LED24面包板15 图35DFPlayer Mini 播放器模块16TF 卡17 图36喇叭1【试验步骤】(1) 用杜邦线将人体红外热释电运动传感器与Arduino UNO R3控制器连接起来，具体连线如表32所示。表32人体红外热释电传感器电路连线序号人体红外热释电运动传感器Arduino UNO1正极(红色) 5V2负极(黑色)GND3数字口(绿色)Digital2(2) 用杜邦线将LED与Arduino UNO R3控制器用导线连接起来，具体连线如表33所示。(3) 用杜邦线将DFPlayer Mini与UNO R3控制器喇叭用导线连接起来，具体连线如表34所示。
表33LED电路连线序号LEDArduino UNO1正极Digital32负极GND3正极Digital24负极GND表34DFPlayer Mini电路连线序号DFPlayer Mini Arduino UNO与喇叭1VCC 5V2RXDigital13TXDigital04SPK1喇叭 5GNDGND6SPK2喇叭-(4) 用TF卡复制声音文件，将准备好的MP3文件复制到TF卡中。图37所示为语音模块引脚分布。图37语音模块引脚分布注意: 文件夹命名需要为mp3，放置在TF卡根目录下，而mp3文件命名需要是4位数字，如0001.mp3，放置在mp3文件夹下。如需中英文命名，可以添加在数字后，如0001hello.mp3或者0001你好.mp3。(5) 程序代码。该程序的原理很简单，当传感器检测到红外信号后，把LED数字口置高电平，启动语音播放；否则串口输出NO one!。#include <SoftwareSerial.h>#include <DFPlayer_Mini_mp3.h>byte sensorPin=2;byte indicator=13;void setup(){mp3_set_serial (Serial);//设置dfplayer迷你mp3模块串口mp3_set_volume (30);pinMode(sensorPin,INPUT);pinMode(indicator,OUTPUT);pinMode(12,OUTPUT);Serial.begin(9600);}void loop(){byte state=digitalRead(sensorPin);digitalWrite(indicator,state);digitalWrite(12,state);delay(500);if(state==1)mp3_play (1);else if(state==0) Serial.println("No one!");delay(500);}注意: 在烧录代码的过程中，请将Arduino控制板中的RX和TX的导线拔出；否则程序代码无法烧录到控制板中。【知识拓展】TX(T: Transmitter，发送)表示Arduino给计算机发送指令信息，RX(R:Receive，接收)表示Arduino接收来自计算机的指令信息，当烧录程序或与计算机通信时，这两个指示灯就会不停地闪烁。这里要特别提醒Arduino新手的是: 在烧录程序或是做串口通信实验时一定要等TX/TR LED不再闪烁时再拔掉USB线；否则会损坏Arduino芯片。另外，本例子中由于DFPlayer mini占用RX和TX口，所以如果连线烧录会出现烧录代码失败的情况。【试验观察】当人体红外热电传感器检测到信号后，LED灯点亮，语音播报模块播放声音。【小任务】请为系统录制一段声音，并复制至TF卡中，作为发现人体红外信号的提示音。3.3“包装”人体红外监测装置——“黏土怪”如果把实现功能的配件像图38所示这样裸露，外观效果不好。现在为它包装一下，让它既具有人体红外监测的功能，又美观，成为家居装饰的摆件。图38裸露连线试验活动: “包装”人体红外线监测装置——“黏土怪”【试验目的】以黏土、木方、纸盒等材料包装人体红外线监测装置。具体设计如下: 用黏土捏出一
