ARDUINO入门及其简单实验(7例)

1ARDUINO入门及其简单实验（7例）.................................................................................................11.Arduino硬件开发平台简介.........................................................................................................11.1Arduino的主要特色...........................................................................................................21.2Arduino的硬件接口功能描述............................................................................................31.3Arduino的技术性能参数....................................................................................................31.4电路原理图.........................................................................................................................42.Arduino软件开发平台简介.........................................................................................................52.1菜单栏................................................................................................................................52.2工具栏................................................................................................................................62.3Arduino语言简介..............................................................................................................63.Arduino开发实例中所用部分器件..............................................................................................81.LED简介...............................................................................................................................82.光敏电阻简介.......................................................................................................................93.直流电机简介.......................................................................................................................94.电位器简介.........................................................................................................................104.Arduino平台应用开发实例.......................................................................................................104.1【实作项目一】利用LED作光敏电阻采样实验...........................................................104.2【实作项目二】利用PWM信号控制LED亮度............................................................124.3【实作项目三】单键控制一只LED的亮灭...................................................................154.4【实作项目四】利用PWM控制直流电机转速.............................................................174.5【实作项目五】利用电位器手控LED亮度...................................................................194.6【实作项目六】控制LED明暗交替...............................................................................214.7【实作项目七】利用光敏电阻控制LED的亮灭...........................................................23ARDUINO入门及其简单实验（7例）1.Arduino硬件开发平台简介Arduino硬件是一块带有USB的I/O接口板（其中包括13条数字I/O引脚，6通道模拟输出，6通道模拟输入），并且具有类似于Java、C语言的集成开发环境。Arduino既可以扩展一些外接的电子元器件，例如开关、传感器、LED、直流马达、步进马达或其他输入、输出装置；Arduino也可以独立运行，成为一个可以跟交互软件沟通的接口装置，例如：Flash、Processing、Max/MSP、VVVV或其他互动软件。Arduino开发环境IDE全部开放源代码，可以供大家免费下载、利用，还可以开发出更多激发人们制作欲望的互动作品。2如图1和图2所示，分别为Arduino硬件平台的实物图和电路布局图。图1两款Arduino硬件平台实物图图2Arduino硬件平台电路布局图1.1Arduino的主要特色开放源代码的电路图设计，程序开发环境软件也免费下载，许多现成的成功制作案例也都开放，可依需求自主修改、任意裁剪。使用流行的高性价比的单片机（ATmega8、ATmega168或ATmega328）。可以采用USB接口供电，不需外接电源。也可以使用外部接入DC9V电源适配器供电。Arduino支持ISP在线烧写或者升级，可以自行将新的“bootloader（自举程序）”固件烧入单片机芯片。有了新版bootloader之后，可以通过串口或者USB/RS232线更新固件。依据官方免费提供的电路板图和电路原理图（即为Eagle格式PCB和SCH电路3图），可以自主修改或者简化Arduino电路，以独立仿制或者改制Arduino开发板。可以方便地外接各种传感器、各式各样的人机接口器件。例如，红外线、超音波、热敏电阻、光敏电阻、伺服马达等功能器件。应用方面，利用Arduino可以突破以往只能使用鼠标、键盘、CCD等输入装置的互动内容，可以更简单地达成单人或多人游戏互动。支持多种互动程序，如：Flash、Processing、Max/Msp、VVVV等。1.2Arduino的硬件接口功能描述1．数字输入/输出（DigitalI/O）端子0~13（共14个数字输入/输出口DIO）。2．模数转换（ADC）输入端子0~5（共6个，可做模拟输入口AI）。3．脉宽调制（PWM）输出（Pin11,Pin10,Pin9,Pin6,Pin5,Pin3）共6个，可做模拟输出口AO。4．支持USB接头传输数据及供电（可以免用外接电源）。5．支援串口通信TX/RX端子。6．支持在线串行烧写（ICSP）功能。接线端子为6芯的排针。7．支持外部模数转换（ADC）的电压基准（AREF）端子输入。8．输入电压：USB接口提供，无须外部供电。也可由7V~12VDC外部供电。9．可以向外提供电源电压：DC5V输出。10．智能核心器件采用的是型号为ATmega328的高性能单片机。11．Arduino物理尺寸：宽70mm×高54mm。1.3Arduino的技术性能参数1．核心器件：AVR系列的ATmega328（运行速度可达20MIPS）；2．数字信号I/O接口端子：14（其中6个可做模拟输出接口端子）；3．模拟信号输入接口端子：6个；4．数字I/O端子直流驱动电流（最大值）：40mA；5．程序存储器Flash容量：32KB（其中2KB用于固化自举程序bootloader）；6．数据存储器SRAM容量：1KB；7．永久数据存储器EEPROM容量：512B；8．时钟频率：16MHz；49．工作电压：+5V；10．外部输入电源电压（推荐值）：＋7V～＋12V；11．外部输入电源电压（极限值）：+6V≤Vin≤＋20V。1.4电路原理图最经典的一款Arduino的电路原理图如图3所示。其电路中的核心芯片为一片ATmega328单片机。图3Arduino电路原理图从图中可以看出，除了核心器件单片机之外，还包含一片FT232（构成USB/UART的通信转换接口）、一片MC33269稳压器（构成稳压电源电路）、一片LM358和一只MOS晶体管2955（共同构成两路电源输入的自动切换电路）。对于初学者来说，不需要了解电路板细节，也不需要搞懂单片机，只要记住3个排针插口的局部和用途，即可快速上手实战！52.Arduino软件开发平台简介如图4所示，为Arduino（以V1.0版本为例）软件开发平台的工作界面。图4Arduino(V1.0)软件平台2.1菜单栏（1）File：文件下拉菜单包括的命令有：new新建、open打开、sketchbook程序薄、exampels示例、close关闭、save保存、print打印、quit退出。（2）Edit：编辑下拉菜单包括的命令有：Cut剪切、Copy复制、CopyforForum、Paste粘贴、SelectAll全选等。（3）Sketch：程序（4）Tools：工具（5）Help：帮助以上命令的功能及用法跟中文说明大体一致，并附有快捷键使用方法。62.2工具栏：校验工具按钮。实际功能为编译。：上传工具按钮。实际功能是把编译成功的机器码程序文件，加载（烧写）到单片机芯片内部的程序存储器中。：新建项目文件工具按钮。：打开现有项目文件工具按钮。：保存当前项目文件工具按钮。：打开串并口窗口按钮。2.3Arduino语言简介1.程序总体架构（三个主要部分）①声明变量及接口名称（例如intval；intledPin=13；……）。②voidsetup()初始化函数。置于程序的开头部分，每次Arduino加电或者复位，仅被执行一次。③voidloop()主循环函数。置于setup()函数之后，即初始化之后，loop()让