树莓派基础实验13：雨滴探测传感器实验

一、介绍

   雨滴传感器或雨滴检测传感器，用于检测是否下雨以及降雨，广泛用于汽车的雨刷系统，智能照明系统和天窗系统。

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二、组件

★Raspberry Pi主板*1

★树莓派电源*1

★40P软排线*1

★PCF8591模数转换器模块*1

★雨滴传感器模块*1

★双色LED模块*1

★面包板*1

★跳线若干

三、实验原理

雨滴检测传感器 雨滴检测传感器原理图

  在雨滴系统中，用雨滴传感器检测降雨量，并转换控制器检测到的信号。然后根据这些信号自动设置雨刮器的时间隔，以方便地控制雨刮器的电机。在智能照明系统中，自动检测驾驶环境并调整照明模式，提高恶劣环境下的行车安全。在智能天窗系统中，检测是否下雨，如果检测到雨滴就自动关闭天窗。
  有两根金属线彼此靠近，但不会在雨水检测板上交叉。当雨水落在电路板上时，两根金属线会挡通。因此两根金属线之间会有电压。
  有电源指示灯，输出信号LED指示灯，灵敏度可通过电位器调节。没有雨时候LED点亮输出为高电平，雨滴上去，输出地电平，LED亮。雨滴板和控制板是分开的，方便将线引出。大面积的雨滴板，更有利于检测到雨水。
  接上5V电源电源灯亮，感应板上没有水滴时，DO输出为高电平，开关指示灯灭 ，滴上一滴水，DO输出为低电平，开关指示灯亮，刷掉上面的水滴，又恢复到，输出高电平状态。AO模拟输出，可以连接单片机的AD口检测滴在上面的雨量大小。DO TTL数字输出也可以连接单片机检测是否有雨。

四、实验步骤

  **第1步：连接电路。

树莓派	T型转接板	PCF8591模块
SDA	SDA	SDA
SCL	SCL	SCL
5V	5V	VCC
GND	GND	GND

雨滴传感器调理板	T型转接板	PCF8591模块
DO	GPIO17	*
AO	*	AIN0
VCC	5V	VCC
GND	GND	GND

雨滴探测传感器实验原理图

  第2步：PCF8591模块采用的是I2C（IIC）总线进行通信的，但是在树莓派的镜像中默认是关闭的，在使用该传感器的时候，我们必须首先允许IIC总线通信。

打开I2C总线通信

  第3步：开始编程。这里先编写一个PCF8591.py库文件，后面再编写一个python程序引入这个库文件。
  PCF8591.py库文件就是PCF8591模块的程序，单独编写是为了便于重用。在这个脚本中，我们使用了一个放大器用于模拟输入和一个LED灯用于模拟输出，模拟输入不能超过3.3V！
  PCF8591的详细内容请查看树莓派基础实验12：PCF8591模数转换器实验。

#!/usr/bin/env python
#------------------------------------------------------
#
#       您可以使用下面语句将此脚本导入另一个脚本：
#           “import PCF8591 as ADC”                
#   
#   ADC.Setup(Address)  # 查询PCF8591的地址：“sudo i2cdetect -y -1”
#   ADC.read(channal)   # Channal范围从0到3 
#   ADC.write(Value)    # Value范围从0到255
#
#------------------------------------------------------
#SMBus (System Management Bus,系统管理总线) 
import smbus   #在程序中导入“smbus”模块
import time

# for RPI version 1, use "bus = smbus.SMBus(1)"
# 0 代表 /dev/i2c-0， 1 代表 /dev/i2c-1 ,具体看使用的树莓派那个I2C来决定
bus = smbus.SMBus(1)         #创建一个smbus实例

#在树莓派上查询PCF8591的地址：“sudo i2cdetect -y -1”
def setup(Addr):
    global address
    address = Addr

def read(chn): #channel
    if chn == 0:
        bus.write_byte(address,0x40)
    if chn == 1:
        bus.write_byte(address,0x41)
    if chn == 2:
        bus.write_byte(address,0x42)
    if chn == 3:
        bus.write_byte(address,0x43)
    bus.read_byte(address) # dummy read to start conversion
    return bus.read_byte(address)

def write(val):
    temp = val  # 将字符串值移动到temp
    temp = int(temp) # 将字符串改为整数类型
    # print temp to see on terminal else comment out
    bus.write_byte_data(address, 0x40, temp)

if __name__ == "__main__":
    setup(0x48)
    while True:
        print 'AIN0 = ', read(0)
        print 'AIN1 = ', read(1)
        tmp = read(0)
        tmp = tmp*(255-125)/255+125 # 125以下LED不会亮，所以将“0-255”转换为“125-255”
        write(tmp)
#       time.sleep(0.3)

  第4步：编写雨滴探测程序。感应板上没有水滴时，DO输出为高电平，开关指示灯灭 ，打印 * Not raining *。滴上一滴水，DO输出为低电平，开关指示灯亮，打印 * Raining！ *。刷掉上面的水滴，又恢复到输出高电平状态。

#!/usr/bin/env python
import PCF8591 as ADC
import RPi.GPIO as GPIO
import time

DO = 17
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

def setup():
    ADC.setup(0x48)
    GPIO.setup(DO, GPIO.IN)

def Print(x):
    if x == 1:
        print ''
        print '   ***************'
        print '   * Not raining *'
        print '   ***************'
        print ''
    if x == 0:
        print ''
        print '   *************'
        print '   * Raining!! *'
        print '   *************'
        print ''

def loop():
    status = 1
    while True:
        print ADC.read(0)
        
        tmp = GPIO.input(DO);
        if tmp != status:      #滴水时DO输出为低电平，无水时为高电平
            Print(tmp)         # tmp != status即遇状态变化时，打印情况
            status = tmp
        
        time.sleep(0.2)

if __name__ == '__main__':
    try:
        setup()
        loop()
    except KeyboardInterrupt: 
        pass