Arduino 倾斜提醒器：持续歪倒两秒才亮灯，过滤短暂晃动

Arduino 倾斜提醒器：持续歪倒两秒才亮灯，过滤短暂晃动教程示意图

发布日期：2026-10-17。

适用场景

想知道桌面收纳盒是否被持续放倒，却不希望轻碰一下就触发提醒，可以使用滚珠倾斜开关配合延时判断。本教程使用 Arduino UNO R3、一个不含汞的两脚滚珠倾斜开关和板载指示灯，实现持续异常两秒后亮灯、恢复正常姿态后熄灯。它适合作为编程与传感器入门实验，不用于人员安全、运输责任认定或精确角度测量。

原理：先确认触点，再判断持续时间

滚珠开关内部通过滚珠位置改变通断状态，它输出的是接通或断开，无法告诉程序具体倾斜了多少度。器件的安装方向会影响触发姿态，需要实际调整。可参阅 Adafruit 倾斜开关教育教程。

把开关接在数字引脚和地之间，并启用内部上拉后，开关断开时读到高电平，接通时读到低电平。本例约定正常姿态接通、异常姿态断开。因此断线也会被视为异常，但这不等于系统具备完整的故障诊断能力。内部上拉的接线逻辑见 Arduino 官方输入上拉示例。

程序采用两层判断：原始电平连续稳定 40 毫秒后才接受为新状态；接受异常状态后，再等待两秒才报警。前者减少触点抖动的影响，后者过滤短暂姿态变化。计时使用毫秒计数相减，主循环可以持续读取输入，不需要暂停两秒。

准备工作

准备 UNO R3、两脚无源滚珠倾斜开关、面包板、跳线、一只 1 千欧电阻及 USB 数据线。不要用三脚模块直接替换两脚开关，因为模块可能有额外供电和输出逻辑。板载灯已有板上配套电路，本例不增加外部灯，也不驱动蜂鸣器或电机。

先拔掉 USB，再把 D2 经 1 千欧电阻连接开关一端，另一端接 GND。电阻作为接线误设情况下的附加限流，不代替正确配置引脚。不要把开关接到 5V 与 GND 之间，否则闭合时会形成电源短路。

分步骤操作

第一步：固定开关方向

用胶带临时固定开关，避免金属引脚接触其他导体。在不接开发板电源的情况下，可用万用表通断档观察两种姿态，选定正常姿态能够稳定接通的安装方向。如果轻微移动就连续通断，应调整角度，让正常位置离切换边界远一些。

第二步：上传程序

连接 USB，在开发环境中选择开发板（Board）为 Arduino UNO，再选择端口（Port）。新建程序并完整替换为以下代码，先验证（Verify），再上传（Upload）。

const byte tiltPin = 2;
const unsigned long debounceMs = 40;
const unsigned long alarmMs = 2000;

int rawState;
int stableState;
unsigned long rawSince;
unsigned long stableSince;
bool lastAlarm = false;

void setup() {
  pinMode(tiltPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  Serial.begin(9600);
  rawState = digitalRead(tiltPin);
  stableState = rawState;
  rawSince = millis();
  stableSince = rawSince;
  Serial.println("READY");
}

void loop() {
  unsigned long now = millis();
  int reading = digitalRead(tiltPin);

  if (reading != rawState) {
    rawState = reading;
    rawSince = now;
  }

  if (stableState != rawState &&
      now - rawSince >= debounceMs) {
    stableState = rawState;
    stableSince = now;
  }

  bool alarm = stableState == HIGH &&
               now - stableSince >= alarmMs;
  digitalWrite(LED_BUILTIN, alarm ? HIGH : LOW);

  if (alarm != lastAlarm) {
    Serial.println(alarm ? "ALARM" : "OK");
    lastAlarm = alarm;
  }
}

代码可以直接用于上述接线。tiltPin 表示实际使用的输入引脚；若改接其他数字引脚，要同步修改它。debounceMs 是消抖时间，alarmMs 是稳定异常后的等待时间，单位均为毫秒。LED_BUILTIN 指 UNO 的板载灯，不是需要填写的外部引脚编号。非阻塞计时思路可参阅 Arduino 官方无延时闪灯示例。