借助于溫度傳感器、風扇模塊和幾個LED燈，我們利用Arduino開發制作一個“高溫監控儀”：當環境溫度處于較適宜的溫度范圍時（比如28℃以下），綠色LED燈亮，風扇模塊無動作；當溫度有小幅度升高時（28℃以上、30℃以下），黃色LED燈發光進行預警，同時風扇模塊低速轉動進行風力降溫，直至恢復正常；當溫度較高時（30℃以上），紅色LED燈發光進行報警，風扇模塊高速轉動進行風力快速降溫……在整個過程中，屏幕每隔3秒鐘就顯示一次實時檢測到的溫度數據。

1.實驗器材與電路連接

實驗器材：Arduino UNO主板一個，DHT11溫濕度傳感器一個，風扇模塊一個，綠色、黃色和紅色LED燈各一支，面包板一塊，各色杜邦線若干；對照設計好的電路接線圖進行器材連接（如圖1）。

首先，將Arduino的5V和GND通過杜邦線連接至面包板一側的紅色和藍色線槽；接著，將綠色、黃色和紅色LED燈的短腿（負極）均插接至藍色線槽，長腿（正極）則分別插接至a列某行插孔中，再通過同種顏色的杜邦線將正極與Arduino的11號、12號和13號數字引腳相連；然后，將溫度傳感器和風扇模塊的VCC端和GND端均通過杜邦線與面包板的紅色、藍色線槽連接，二者的信號端則分別插接至Arduino的2號和3號數字引腳；最后，通過數據線將Arduino與計算機USB接口連接，完成電路連接（如圖2）。

2.Arduino IDE代碼編程實現“高溫監控儀”

在Arduino IDE中對DHT11溫濕度傳感器進行編程控制的前提是要安裝DHT.h庫，首先依次點擊菜單“項目”-“加載庫”-“管理庫”項，在彈出的“庫管理器”中以“DHT11”為關鍵詞進行搜索，會出現一個名為“DHT sensor library(by Adafruit)”的庫，顯示支持DHT11（目前最新版本為1.4.2）；接著，點擊“安裝”按鈕（如圖3），在彈出的提示窗口中點擊“Install all”按鈕進行下載和安裝；結束后返回“加載庫”中查看，底部“推薦的庫”中就會顯示有“DHT sensor library”項，說明安裝成功。

首先導入DHT.h庫：“#include <DHT.h>”，并且通過語句“DHT dht(2, DHT11);”對連接在2號數字引腳的溫度傳感器信號端進行初始化；然后定義Fan、GreenLED、YellowLED和RedLELD四個變量，對風扇模塊（3號數字引腳）、綠色（11號）、黃色（12號）和紅色（13號）LED燈進行引腳編號聲明：“int Fan = 3;”“int GreenLED = 11;”“int YellowLED = 12;”和“int RedLED = 13;”；接下來，在setup()函數中先通過語句“Serial.begin(9600);”設置串口監視器的波特率，再通過語句“dht.begin();”開啟DHT11溫度傳感器的數據通訊，最后通過pinMode()對風扇模塊和四個LED燈的引腳模式均設置為輸出模式：“pinMode(Fan, OUTPUT);”“pinMode(GreenLED, OUTPUT);”“pinMode(YellowLED, OUTPUT);”和“pinMode(RedLED, OUTPUT);”（如圖4）。

在loop()函數中先定義浮點型變量Temperature，通過“float Temperature = dht.readTemperature();”語句實現對檢測溫度數據的讀取，然后將該數據在串口監視器中輸出：“Serial.print("當前溫度為：");”“Serial.print(Temperature);”和“Serial.println("℃");”；接著，構建“if…else if…else…”三分支選擇結構，對溫度數據進行數值區間判斷：如果溫度在28℃以下——“if (Temperature <= 28.00)”，則控制綠色LED燈發光：“digitalWrite(GreenLED, HIGH);”；如果溫度在28℃-30℃之間——“else if (Temperature > 28.00 && Temperature <= 30.00)”，則控制黃色LED燈發光、風扇低速轉動：“digitalWrite(YellowLED, HIGH);”“analogWrite(Fan, 127);”；如果溫度超過30℃，則控制紅色LED發光、風扇高速轉動：“digitalWrite(RedLED, HIGH);”“analogWrite(Fan, 255);”。

注意，DHT11溫濕度傳感器的數據采樣頻率不能太高，因此通過語句“delay(3000);”來實現3秒鐘的延遲；最后，關閉LED燈和風扇模式：“digitalWrite(GreenLED, LOW);”“digitalWrite(YellowLED, LOW);”“digitalWrite(RedLED, LOW);”和“analogWrite(Fan, 0);”，完成程序的編寫（如圖5）。

將程序保存、編譯、上傳至Arduino，對“高溫監控儀”進行三種不同環境溫度情況的測試，串口顯示器3秒鐘就顯示一次溫度數據的實時檢測值，同時還會觸發不同顏色的LED燈或風扇模塊產生對應的預設“動作”（如圖6）。

3.Python實現“高溫監控儀”

首先，通過語句“import time”和“from pinpong.board import Board,Pin,DHT11”導入time和pinpong庫的相關內容，并且初始化Arduino uno開發板：“Board("uno").begin()”；接著，通過五個語句分別對DHT11溫濕度傳感器、風扇模塊和三個LED燈的對應引腳進行聲明，包括引腳號和輸入或輸出模式（注意風扇模塊是PWM輸出）：“dht11 = DHT11(Pin(Pin.D2))”“Fan = Pin(Pin.D3, Pin.PWM)”“GreenLED = Pin(Pin.D11, Pin.OUT)”“YellowLED = Pin(Pin.D12, Pin.OUT)”和“RedLED = Pin(Pin.D13, Pin.OUT)”。

在“while True:”循環結構中，先建立變量Temperature并為其賦值：“Temperature = dht11.temp_c()”，即獲取溫度傳感器的攝氏度數據，并且將它打印輸出：“print('當前溫度為：',Temperature,'℃')”；然后再建立“if…elif…else…”三分支選擇結構，對變量Temperature的數值進行判斷，當檢測的環境溫度在28℃以下時：“if Temperature <= 28.00:”，綠色LED燈發光：“GreenLED.write_digital(1)”；當溫度在28℃-30℃之間時：“elif (Temperature > 28.00 and Temperature <= 30.00):”，黃色LED燈發光、風扇模塊中速轉動：“YellowLED.write_digital(1)”“Fan.write_analog(127)”；當溫度超過30℃時（else語句），紅色LED燈發光、風扇模塊高速轉動：“RedLED.write_digital(1)”、“Fan.write_analog(255)”；最后，添加延遲3秒鐘的“time.sleep()”語句，并且將三支LED燈和風扇模塊均關閉：“GreenLED.write_digital(0)”“YellowLED.write_digital(0)”“RedLED.write_digital(0)”和“Fan.write_analog(0)”（如圖7）。

保存程序，按功能鍵F5運行，測試Arduino“高溫監控儀”，效果與使用Arduino IDE代碼編程的實現效果是完全一致的（如圖8）。

4.Mind+圖形化編程實現“高溫監控儀”

首先，點擊Mind+左下角的“擴展”項，將Arduino Uno主控板和DHT11/22溫濕度傳感器加載至主界面；接著，在“循環執行”中建立名為“溫度”的變量，為其賦值為“讀取引腳2‘DHT1’溫度（℃）”，并且在串口監視器中以9600的波特率進行字符串輸出；然后建立“如果…那么執行…否則如果…那么執行…否則…”三分支選擇結構，分別對變量“溫度”的值進行數值區間判斷：如果小于等于28℃，則“設置數字引腳11輸出為高電平”（綠色LED燈發光）；如果大于28℃且小于等于30℃，則“設置數字引腳12輸出為高電平”（黃色LED燈發光）、“設置PWM引腳3輸出127”（風扇模塊中速轉動）；否則（即大于30℃時），執行“設置數字引腳13輸出為高電平”（紅色LED燈發光）、“設置PWM引腳3輸出255”（風扇模塊高速轉動）；最后，等待3秒鐘，將三支LED均設置為低電平、風扇模塊設置PWM值為0進行關閉操作。

將程序保存后點擊“上傳到設備”項，測試Arduino“高溫監控儀”，同樣也會實現每隔3秒鐘檢測一次環境溫度的功能，并且對不同的溫度數據進行開關對應顏色的LED燈及風扇模塊不同轉速的控制，與使用代碼編程實現的效果是完全一致的（如圖9）。