PB3A.1-安装“智能书房”主体结构件

引 言

“我的智能书房”项目（主题）应用，将带领大家一起使用Arduino UNO平台，通过扩展板同时接入多种输入（传感器）设备（所有配件都将被融合到一个系统并且只使用一块Arduino UNO主控板）。

注：课程内容中涉及到相关的一些基础的电路及编程知识建议参考我的另外一本关于Arduino编程的图书

《一块面包板玩转Arduino编程-Mixly图形化编程入门》（点击跳转）。

PB3A.1 - 任务要求

设计完成“智能书房”项目应用场景，预留所有电路板的位置，并安装相关电路模块及相应的固定装置！

PB3A.1

题目分析

对于一个完整的应用项目，外观与结构是必不可少的部分，本节题目就是要求完成“智能书房”的场景与结构设计！这部分的复杂度根据创意的不同及制作工艺的不同可高可低，本书主要以编程内容为主，所以结构方面，我们选择了基于激光切割及平面布局的简单场景，本节题目涉及到的相关器材如下：

--激光切割部件（智能书房）

--M3*6+6隔离尼龙柱

-- M3*5 尼龙螺丝

-- M3*20+6 尼龙柱

-- 十字螺丝刀

-- 所有电路模块与连接线

下面我们来和大家一起完成这部分内容，同时介绍一下使用方法。

相关器材（硬件电路）介绍

激光切割部件（智能书房）：

用来模拟“智能书房”场景，同时将本章节所需要完成的主要编程任务罗列出来。

尼龙螺丝、螺柱、螺母：

用来固定、支撑和安装电路模块等。

（mini）UNO主控板及（扣钉）电路模块：

用来控制和完成智能书房应用的电路应用等，使用方法将在各个编程的章节进行讲解。

（扣钉）连接线：

用来连接电路模块与主控板等。（扣钉）连接线两端大小不同，其中大头为1.5mm间距接头，一般用来连接“输出”接口，连接在控制端（如主控板）或者是传感器端（的输出接口）；小头为1.25mm间距的接头，一般用来连接“输入”接口，连接在被控制端（如执行模块）或者是主控板的传感器接口（采集信号）。

（扣钉）连接线的线序及信号定义：连接线由5根线组成，其中第1-3-5三根为信号线，连接后根据不同线的颜色来决定那根线为主信号（有效），一般优先顺序如下：

1 - 对于单信号执行器（如单色LED灯）、单信号传感器（如按钮开关），主信号（有效信号）为中间的（绿色）信号线所对应的接口

2 - 对于双信号执行器（如减速电机）、双信号传感器（如超声测距），主信号一般为中间（绿色）信号和（黄色）信号线所对应的接口未有效（信号）接口

3 - 对于三信号执行器（如RGB多彩LED灯）、三信号传感器（如双轴按键摇杆），1-3-5三根信号线都为有效信号，根据颜色设定相关接口（进行编程）

4 - 对于双信号通讯应用，如串行通讯或者I2C总线通讯，两侧信号为有效信号。

--应用结构（底板）固定柱的安装

智能书房应用底板的安装：

第一步：安装四周支撑腿，取4个M3*6+6尼龙柱、4个M3尼龙螺母，按照下图位置，将尼龙柱安装在底板上（注意正反面不要反）

第二步：安装大模块（长）支撑腿，取4个M3*20+6尼龙柱、4个M3尼龙螺母，按照下图位置，将尼龙柱安装在底板上（注意正反面不要反）

第三步：安装主控及小模块（短）支撑腿，取7个M3*20+6尼龙柱、7个M3尼龙螺母，按照下图位置，将尼龙柱安装在底板上（注意正反面不要反）

特别备注：正常应该是8个，因为I2C转接模块会挡住其中一个定位孔，故这里只装7个，请注意安装位置！

--应用电路（模块）的安装

智能书房电路（模块）的安装：

第一步：安装主控板，本案例使用Arduino (mini) UNO主控板，取3个M3*5尼龙螺丝，按照下图位置，将主控板安装在底板上（注意由一个定位孔因为离插针座太近，没有安装）

第二步：安装主控扩展接口板，本例使用具备防呆接口的扩展板（编号PW34），也可以使用别的兼容扩展板，按照下图位置，将扩展板安装在主控板上（注意插针对应位置，不要插错位即可）

第三步：安装超声测距模块，取（IN42）超声测距模块，2个M3*5尼龙螺丝，1根（扣钉）连接线按照下图位置，将超声测距模块连接在扩展板上（注意连接线不要接反）

特别备注：（扣钉）连接线大头接超声测距模块，小头接在扩展板8-12-13接口上

第四步：安装单色LED灯珠及RGB高亮多彩LED模块，取单色LED灯珠（OT03-06）及高亮多彩（OT11）LED模块，8个M3*5尼龙螺丝，2根（扣钉）连接线按照下图位置，将电路模块连接在扩展板上（注意连接线不要接反）

特别备注：单色LED灯珠模块接连接线的小头，大头接在扩展板D6接口上，高亮多彩LED模块接连接线的小头，大头接在扩展板9-10-11接口上。

第五步：安装mp3播放模块，取MP3模块（OT40），4个M3*5尼龙螺丝，1根（扣钉）连接线按照下图位置，将电路模块连接在扩展板上（注意连接线不要接反）

特别备注：mp3模块接连接线的小头，大头接在扩展板2-3-4接口上，这个mp3模块通过串口进行控制，这里使用的是UNO主控板的软串口功能，其中主控端端口2用作TX信号，端口4用作RX信号。

第六步：安装输入3合1模块，取输入3合1模块（CN30），4个M3*5尼龙螺丝，1根（扣钉）连接线按照下图位置，将电路模块连接在扩展板上（注意连接线不要接反）

特别备注：输入3合1模块的输出端（大头接口）接连接线的大头，将小头接在扩展板A0-A1-A2接口上。由于每根（扣钉）连接线包含3个可控信号线，但是很多执行器和传感器是单信号的，为了能够充分利用主控板的信号接口，这里通过输入3合1模块，将3个单路信号的传感器信号同时接入到1个输入接口上，其3路输入的中间（绿色）信号线会分别汇集到输入接口的1-3-5信号线上。

第七步：安装输入控制（传感器）模块，取钮子开关模块（CN30），4个M3*5尼龙螺丝，1根（扣钉）连接线按照下图位置，将电路模块连接在扩展板上（注意连接线不要接反）

特别备注：输入3合1模块的输出端（大头接口）接连接线的大头，将小头接在扩展板A0-A1-A2接口上。由于每根（扣钉）连接线包含3个可控信号线，但是很多执行器和传感器是单信号的，为了能够充分利用主控板的信号接口，这里通过输入3合1模块，将3个单路信号的传感器信号同时接入到1个输入接口上，其3路输入的中间（绿色）信号线会分别汇集到输入接口的1-3-5信号线上。

第八步：安装LCD1602液晶显示模块，取LCD1602液晶显示模块（OT35，带I2C适配卡），3个M3*5尼龙螺丝，1根（扣钉）连接线按照下图位置，将电路模块连接在扩展板上（注意连接线不要接反）

特别备注：因为I2C转接模块会挡住其中一个定位孔，故这里只装3个螺丝，请注意安装位置！将I2C适配卡安装在LCD1602上，并且将大头插座与（扣钉）连接线的大头相连，将小头接在扩展板A4-A3-A5接口上。这里使用的是UNO主控板的I2C通讯总线接口，其中主控端端口A4用作SDA信号，端口A5用作SCL信号。

--完整程序编写

完整控制程序的编写：本节不涉及编程内容。

--特别注意事项

特别注意事项：根据扩展板的不同，实际连接的接口位置可能有所不同，需要记录相关接口信息，以便后面编程时进行相应调整。

--进阶任务

进阶任务：规划和思考（设计）“智能书房”应用场景，并根据场景设计相关结构，制作结构并将电路安装至应用场景。

--教学（自学）器材推荐

以下器材和套件针对本章节任务特别定制，比较适合有一定Arduino编程基础和电子电路基础知识的的老师和同学学习和制作应用使用。也可以用于创客、创新应用类作品的制作与方案验证，具有防插反功能，模块可重复使用。所有学习教程都可以在订阅号中找到，并可以得到微信/QQ在线的技术支持！