Arduino基础入门套件教程

Arduino介绍篇概述什么是Arduino？Arduino是一块基于开放原始代码的Simplei/o平台，并且具有开发语言和开发环境都很简单、易理解的特点。让您可以快速使用Arduino做出有趣的东西。它是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具。它由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台，和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成。Arduino可以用来开发交互产品，比如它可以读取大量的开关和传感器信号，并且可以控制各式各样的电灯、电机和其他物理设备。Arduino项目可以是单独的，也可以在运行时和你电脑中运行的程序（例如：Flash，Processing，MaxMSP）进行通讯。Arduino开源的IDE可以免费下载得到。特色描述z开放原始码的电路图设计，开发界面免费下载，也可依需求自己修改!!z下载程序简单、方便。z可简单地与传感器、各式各样的电子元件连接（如：LED灯、蜂鸣器、按键、光敏电阻等等），做出各种各样有趣的东西。z使用高速的微处理控制器(ATMEGA328)。z开发语言和开发环境都非常的简单、易理解，非常适合初学者学习。性能描述zDigitalI/O数字输入/输出端口0—13。zAnalogI/O模拟输入/输出端口0-5。z支持ISP下载功能。z输入电压：接上USB时无须外部供电或外部5V~9V直流电压输入。z输出电压：5V直流电压输出和3.3V直流电压输出和外部电源输入。z采用AtmelAtmega328微处理控制器。因其支持者众多，已有公司开发出来32位的MCU平台支持arduino。zArduino大小尺寸：宽70mmX高54mm。几个比较特殊的端口说明：VIN端口：VIN是inputvoltage的缩写，表示有外部电源时的输入端口。如果不使用USB供电时，外接电源可以通过此引脚提供电压。（如电池供电，电池正构接VIN端口，负构接GND端口）。AREF:Referencevoltagefortheanaloginputs(模拟输入的基准电压）。使用analogReference()命令调用。ArduinoC语法介绍Arduino语法是建立在C/C++基础上的，其实也就是基础的C语法，Arduino语法只不过把相关的一些参数设置都函数化，不用我们去了解他的底层，让我们去了解AVR单片机（微控制器）的朋友也能轻松上手。那么这里我就简单的注释一下Arduino语法。关键字：zif　zif...else　zfor　zswitchcase　zwhile　zdo...w　hilezbreak　zcontinue　zreturn　zgoto　语法符号：z;　z{}　z//　z/**/　运算符：z　=z+　z　-z*　z/　z%　z==　z!=　z　z　z=　z=　z&&　z||　z!　z++　z　--z+=　z　-=z*=　z/=　数据类型：zboolean　布尔类型zchar　字符类型zbyte　字节类型zint　整数类型zunsignedint　无符号整型zlo　ng长整型zunsignedlong　无符号长整型zfloat　实数类型zdouble　zstring　zarray　zvoid　常量：z　HIGH|LOW表示数字IO口的电平，HIGH表示高电平（1），LOW表示低电平（0）。zINPUT|OUTPUT　表示数字IO口的方向，INPUT表示输入（高阻态），OUTPUT表示输出（AVR能提供5V电压40mA电流）。z　true|falsetrue表示真（1），false表示假（0）。以上为基础c语法的关键字和符号，大家可以了解，具体使用可以结合实验的程序。结构voidsetup()　初始化发量，管脚模式，调用库函数等voidloop()　连续执行函数内的语句功能数字I/Oz　pinMode(pin,mode)数字IO口输入输出模式定义函数，pin表示为0～13，mode表示为INPUT或OUTPUT。z　digitalWrite(pin,value)数字IO口输出电平定义函数，pin表示为0～13，value表示为HIGH或LOW。比如定义HIGH可以驱动LED。z　intdigitalRead(pin)数字IO口读输入电平函数，pin表示为0～13，value表示为HIGH或LOW。比如可以读数字传感器。模拟I/Oz　intanalogRead(pin)模拟IO口读函数，pin表示为0～5（ArduinoDiecimila为0～5，Arduinonano为0～7）。比如可以读模拟传感器（10位AD，0～5V表示为0～1023）。z　analogWrite(pin,value)PWM数字IO口PWM输出函数，Arduino数字IO口标注了PWM的IO口可使用该函数，pin表示3,5,6,9,10,11，value表示为0～255。比如可用于电机PWM调速或音乐播放。时间函数z　delay(ms)延时函数（单位ms）。z　delayMicroseconds(us)延时函数（单位us）。数学函数z　min(x,y)求最小值z　max(x,y)求最大值z　abs(x)计算绝对值z　constrain(x,a,b)约束函数，下限a，上限b，x必须在ab之间才能返回。z　map(value,fromLow,fromHigh,toLow,toHigh)约束函数，value必须在fromLow与toLow之间和fromHigh与toHigh之间。z　pow(base,exponent)开方函数，base的exponent次方。z　sq(x)平方z　sqrt(x)开根号　第一章HelloWorld!这一章，我们简单学习一下利用ArduinoIDE的串口工具，在电脑中显示我们想要显示的内容。实例代码：voidsetup(){Serial.begin(9600);//opensserialport,setsdatarateto9600bpsSerial.println(HelloWorld!);}voidloop(){}说明：Serial.begin(9600);这个函数是为串口数据传输设置每秒数据传输速率，每秒多少位数（波特率）。为了能与计算机进行通信，可选择使用以下这些波特率：“300，1200，2400，4800，9600，14400，19200，28800，38400，57600或115200”。实验结果与操作：1)把代码下载到arduino控制板。2）下载成功后，“”先从选项“tool”，选择相应的arduino控制板，和对应的“com”口。打开串口工具，在新打开的串口工具窗口的“右下角”选择相应的波特率。第二章LED板载闪烁实验第三章LED闪烁实验一、发光二极管介绍1、什么是发光二极管发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。2、工作原理发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：R＝（E－VF）／I；式中E为电源电压，VF为LED的正向压降，I为LED的一般工作电流。发光二极管的工作电压一般为1.5～2.0V，其工作电流一般为10～20mA。所以在5v的数字逻辑电路中，可使用220Ω的电阻作为限流电阻。3、Led灯的内部结构与连线发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应连接电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。如下图所示：Led灯有两种连线方法：当led灯的阳极通过限流电阻与板子上的数字I/O口相连，数字口输出高电平时，led导通，发光二极管发出亮光；数字口输出低电平时，led截止，发光二极管熄灭。如图：当led灯的阴极与板子上的数字I/O口相连时，数字口输出高电平，led截止，发光二极管熄灭；数字口输出低电平，led灯导通，发光二极管点亮。本实验选择了接线方法1连接发光二极管，将220Ω电阻的一端插在PrototypeShield扩展板上的第8个digitalI/O口，电阻的另一端插在面包板上，电阻和发光二极管通过导线相连，发光二极管的负端插在面包板上与GND相连。具体连接如图：简单的控制一个led灯的闪烁实验1)实验器件Led　灯：1个220Ω　的电阻：1个　多彩面包板实验跳线：若干2)实验连线按照Arduino使用介绍将控制板、板子、面包板连接好，下载线插好。最后，按照图将发光二级管连接到数字的第8引脚。这样我们就完成了实验的连线部分。3)实验原理先设置数字8引脚为高电平点亮led灯，然后延时1s，接着设置数字8引脚为低电平熄灭led灯，再延时1s。这样使led灯亮1s、灭1s，在规视上就形成闪烁状态。如果想让led快速闪烁，可以将延时时间设置的小一些，但不能过小，过小的话人眼就识别不出来了，看上去就像led灯一直在亮着；如果想让led慢一点闪烁，可以将延时时间设置的大一些，但也不能过大，过大的话就没有闪烁的效果了。4)程序代码程序代码如下：intledPin=8;//设定控制LED的数字IO脚voidsetup(){pinMode(ledPin,OUTPUT);//设定数字IO口的模式，OUTPUT为输出}voidloop(){digitalWrite(ledPin,HIGH);//设定PIN8脚为HIGH=5V左右delay(1000);//设定延时时间，1000=1秒digitalWrite(ledPin,LOW);//设定PIN8脚为LOW=0Vdelay(1000);//设定延时时间，1000=1秒}从Arduino教程中我们可以知道，Arduino语法是以setup()开头，loop()作为主体的一个程序极架。setup()是用来初始化发量，管脚模式，调用库函数等等，此函数只运行一次。本程序在setup()中用数字IO口输入输出模式定义函数pinMode（pin，mode），将数字的第8引脚设置为输出模式。loop()函数是一个循环函数，函数内的语句周而复始的循环执行，本程序在loop()中先用数字IO口输出电平定义函数digitalWrite(pin,value)，将数字8口定义为高电平，点亮led灯；接着调用延时函数delay(ms)（单位ms）延时1000ms，让发光二极管亮1s；再用数字IO口输出电平定义函数digitalWrite(pin,value)，将数字8口定义为低电平，熄灭led灯；接着再调用延时函数delay(ms)（单位ms）延时1000ms，让发光二极管熄灭1s。因为loop()函数是一个循环函数，所以这个过程会不断的循环。5）下载程序按照arduino教程中的程序下载方法将本程序下载到实验板中。6）程序功能将程序下载到实验板后我们可以观察到，发光二极管以1s的时间间隔不断的闪烁。第四章PWM控制实验Arduino端口的输入电压只有两个0V与5V。如我想要3V的输出电压怎么办…,也许你会说串联电阻?OK，这个方法是正确的。但是如果我想1V,3V,3.5V等等之间来回变动怎么办呢？不可能不停地切换电阻吧。这种情况下…，就需要使用PWM了。他是怎么控制的呢，对于arduino的数字端口电压输出只有LOW与HIGH两个开关，对应的就是0V与5V的电压输出，我们本把LOW