Arduino轻松学

Arduino入门基础介绍

1. 课程简介

本节课将会为大家介绍Arduino图形化编程环境的搭建，内容包括Mixly软件的安装、Arduino硬件驱动的安装以及Mixly软件中主控板型号选择、端口设置以及程序上传等基本操作。

2. 所需元件

UNO板×1   USB-TYPE B数据线  ×1

3. 元件介绍：

Arduino UNO板

（图片来自DFRobot）

Arduino UNO板是目前最常见的Arduino 主控板，本系列课程的编程及功能实现都基于UNO板进行。

工作电压：UNO板工作电压为5V，可由USB连接电脑供电，也可由DC插口独立供电。Arduino主控板可以提供3.3V和5V两种供电电压，也可以在VIN口提供与DC输入电压相同的电压输出。

每一个数字引脚输出电流最大不能超过40mA（3.3V不超过50mA）。如果需要驱动电机、舵机等对功率有要求的设备，建议通过专用扩展板为设备提供电源输入，以免主控板复位重启或损坏；USB输入电流超过500mA时，会自动断开USB连接。

数字引脚：UNO板载14个数字引脚（图中绿色引脚）。

模拟引脚：UNO板载6个模拟输入端口（图中蓝色引脚）。

PWM引脚：14个数字引脚中有6个引脚（3、5、6、9、10、11）可以用作PWM控制（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制），实现类似模拟信号的输出效果。

IIC通讯接口：模拟输入引脚中的A4和A5是UNO板默认的IIC通讯接口。

中断接口：UNO板默认的中断接口为数字引脚2、3，分别对应中断序号0、1。

D13引脚信号指示灯：这个信号灯是UNO板上可通过对13号数字引脚编程控制的LED灯，在程序设计中可编程当作状态指示灯使用，以指示程序的运行状态。

4. 课后练习

搭建好自己的编程环境，完成Mixly软件安装及Arduino驱动安装，上传测试程序并正确运行。

闪烁的LED

1.课程简介

这节课会向大家介绍数字信号的概念以及如何使用数字输出功能实现对LED灯的控制，并在程序编写过程中熟悉Mixly软件模块添加、参数修改等操作。

本节课使用的硬件：Arduino UNO、IO扩展板、LED灯、杜邦线。

2.本节课知识点：数字输出与高低电平

3.元件介绍

IO扩展板：

IO扩展板并未增加Arduino UNO板的输入输出端口数量，其最主要的三个功能：

（1）为每一个端口扩展出一组正负极接口，无需面包板即可轻松连接元件。

（2）为元件提供更大功率的电源输入（图中两组绿色的免焊接口，右侧为独立电源输入接口，左为扩展板输出接口，可满足大功率设备如多路大扭矩舵机的功率需求）。

（3）为其他元件提供直插扩展支持，如本例中的扩展板提供了对SD卡座、Xbee蓝牙扩展板等的直插支持。

LED：

LED是发光二极管的简称，可以将电能转化为光能。发光二极管具有单向导通的特性，即只允许电流从正极流向负极，所以使用时主要正负极不要接反。

 

4.Mixly模块

            

所处位置：“输入/输出”栏。

功能：控制对应管脚的数字输出状态，可以将这种控制状态理解为开关，高则为开，低则为关，并且只有高低（开关）两种状态，非开即关。

所处位置：“控制”栏。

功能：控制与之相连的前一模块命令执行特定时长。

在本例中即代表8号端口输出高（或低）电平的持续时间，也就是LED灯实际亮（或灭）的时间。若想更改闪烁的频率，可以通过修改模块中的“单位（默认毫秒）”及“数值”来实现。

时间换算关系：1秒=1,000毫秒=1,000,000微妙。

5.程序全貌及流程图

 

6.关联知识讲解：数字输出与高低电平

数字输出即二进制数字信号的输出，二进制只有0和1，所以数字输出也只有0和1两种状态，对应关系如下：

7.课堂练习

（1）分别更改两个延时时间长短，观察LED闪烁效果的变化；

（2）将LED连接至7号管脚，修改程序，实现同样的闪烁效果。

 

8.挑战

设计灯光效果并编程实现。

门铃：逻辑判断与数字输入

1. 课程介绍

本节课以生活中随处可见的门铃为例，介绍程序分支结构及数字信号的获取方法。

本节课使用到的硬件有：Arduino UNO、IO 扩展板、按键、蜂鸣器。

2. 知识要点

程序分支

数字输入

3. 元件介绍

按键：

数字输入模块，默认为弹起状态，电平状态为低电平，按下后向UNO板输出高电平信号。

蜂鸣器：

数字输出模块，收到高电平信号发出蜂鸣声，收到低电平信号则静音。

4. Mixly模块介绍

If/else条件选择模块：

所处位置：“控制栏”。

模块功能：当给定的表达式（如果后的语句）为“真”时，执行对应的语句。

布尔判断：

所处位置：“逻辑”栏。

模块功能：比较左右两侧数值/数据是否相等，若两侧值相等则返回“真”，否则返回“假”。下拉列表中还可以选择＞、≥、＜、≤、≠等运算进行判断。

5.程序全貌及流程图

程序：

流程图：

 

6. 关联知识讲解

真与假：

真(True)与假(False)是布尔运算的两种结果。

“3>5”为假，“5>3”为真。“1是偶数”为假，“15能被3整除”为真。

 

所以在本例中：

当按键按下时，5号管脚返回高电平，则

为真，向8号管脚输出高电平，蜂鸣器响。

当按键松开时：5号管脚返回低电平，则

为假（因为此时的状态为“低”≠“高”），向8号管脚输出低电平，蜂鸣器不响。

 

7.课堂练习

完成课上案例，制作一个按键门铃。

8.作业及挑战：制作一个延时门铃。

按一下按键，门铃持续响3秒。（结合《L2闪烁的LED灯》中讲到的知识点）。

作业提交形式：提交程序截图。