arduino:王一飞-张国康-arduino第四周.pdf
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第一周：学习Arduino实战篇 王一飞、张国康 预习实验 Arduino Arduino是一个开源硬件平台，其核心是Arduino开发板（单片机）。它具有丰富的输入输出功能，并可 以方便地进行跨平台编程。Arduino基于AVR平台，可以之间使用AVR C进行编程，Arduino也提供了封 装好的编程语言和IDE，因此大大降低了编程的难度，便于学习。 Arduino Uno Arduino Uno是Arduino开发板的一种型号。采用ATMega 328p处理器，14个数字I/O口，6个模拟输入 口，通过USB-B接口或5-12V外部电源供电，可输出电压3.3V或5V。通过USB接口与计算机连接进行程 序下载与调试。 Arduino 编程 Arduino提供了IDE用于编程，主要使用C/C++编写程序，并可以使用AVR C语言。Arduino程序基本结构 如下 void setup(){ // commands to run once } void loop(){ // commands to run repeatedly } 程序分为两部分，第一部分为 setup 函数，其中的命令只执行一次，一般用于引脚和串口的定义。另一 部分为 loop 函数，其中的命令不断循环执行，一般作为程序的主要部分。 任务 1 Blink 内容：让连接在D12引脚的LED灯闪烁 方法：在 setup 中设置D12引脚为输出引脚，在 loop 中反复在12号引脚输出高电平与低电平 void setup(){ pinMode(12, OUTPUT); } void loop(){ digitalWrite(12, HIGH); delay(1000); digitalWrite(12, LOW); delay(1000); } 其中 delay(1000) 表示程序在此处等待1000毫秒。 结果：LED正常闪烁，完成。 2 LED警灯 内容：让连接在12和13号的LED交替闪烁 方法：在 loop 中使用 for 循环语句，交替在两个引脚上输出. 源代码文件 alarm.ino 。 int i; // define loop parameter void setup(){ pinMode(13,OUTPUT); // setup LED pin pinMode(12,OUTPUT); } void loop(){ for (i=0; i<10; i++){ digitalWrite(13, HIGH); // light up LED 13 close LED 12 digitalWrite(12,LOW); delay(1000); digitalWrite(13,LOW); digitalWrite(12,HIGH); delay(1000); } } // light up LED 12 close LED 13 3 无源蜂鸣器 内容：让无源蜂鸣器与LED灯配合发出警报声 方法：快速交替给蜂鸣器高低电平，驱动其发生，声音频率等于脉冲频率。下面是实现程序（ setup 和 变量定义略去）源代码文件 buzzer.ino 。 void loop(){ digitalWrite(led1, HIGH); digitalWrite(led2, LOW); for (i=0; i<200; i++){ digitalWrite(buz, HIGH); // 500Hz delay(1); digitalWrite(buz, LOW); delay(1); } digitalWrite(led1, LOW); digitalWrite(led2, HIGH); for (i=0; i<130; i++){ digitalWrite(buz, HIGH); // 250Hz delay(2); digitalWrite(buz, LOW); delay(2); } } 结果：蜂鸣器正常工作，发出警报声。 4 三色LED 内容：通过控制LED上RGB三种颜色的亮度，实现7色跳变和渐变 七色跳变原理：实现七色跳变，只需要遍历三种颜色高低的所有组合。实现如下。源代码文件 `rgbled.ino 。 int r = 9; int b = 10; int g = 11; int vr,vg,vb; void setup() { pinMode(r, OUTPUT); pinMode(g, OUTPUT); pinMode(b, OUTPUT); } void loop() { for (vr=0;vr<2;vr++){ digitalWrite(r, vr); for (vb=0;vb<2;vb++){ digitalWrite(b, vb); for (vg=0;vg<2;vg++){ if (vr + vg + vb == 0){ vg = 1; } analogWrite(g, vg*100); delay(1000); } } } } 七色渐变原理：实现渐变需要控制LED亮度连续变化Arduino不能输出真的模拟信号，即连续变化的电 压，但可以通过不同的脉冲长度来模拟变化的电压，即脉冲宽度调制（PWM）。对应的函数为 analogWrite(pin, value) 。 pin 为输出引脚，在Uno板上可以使用此功能的引脚已用波浪线标出， 为D3,5,6,9,10,11。 value 范围为0-255。要遍历所有可能的颜色，实现过程比较复杂，不列出源代码， 请看源文件 rgb-led-fade.ino . 5 LM35温湿度传感器 内容：利用LM35传感器在串口显示温度。 原理：LM35传感器在模拟输入口，每1 对应10mV，引脚电压5V对应信号数值1024。在引脚读取信 号数值，转换为温度，再在串口通讯中输出即可。使用串口通讯需要先在 setup 中进行初始化，选择通 信波特率。源代码文件 LM35.ino . int sensorPin = A2; double temp; void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { temp = double(analogRead(sensorPin))*0.488; Serial.print("Temp:"); Serial.println(temp); delay(500); } 效果：串口中正常输出温度。 6 电位器控制LED亮度/颜色 内容：旋转电位器来连续改变LED亮度 控制亮度原理：在电位器对应的模拟输入引脚读取其分压信号，转换为LED亮度信号，用PWM输出。下 面展示 loop 部分源代码。源文件 rotLED-bright.ino void loop() { dat = analogRead(rotPin); Serial.println(dat); analogWrite(r, dat>>2); delay(10); } 其中 dat>>2 表示在2进制中将变量 dat 的值向右移两位，效果为将 0-1023 范围内的值映射到 0-255 范 围内。 效果：旋转电位器，LED亮度连续变化。 控制颜色原理：与控制亮度类似，但电位器的位置要同时控制三种颜色的亮度，因此将各LED的PWM信 号数值(y)与电位器信号与电位器信号(x)做如下映射。源文件 rotLED-color.ino void loop() { dat = analogRead(rotPin); if (dat<=511) { vr = 255-(dat>>1); vg = dat>>1; vb = 0; } else { vr = 0; vg = 255 - ((dat-512)>>1); vb = (dat-512)>>1; } analogWrite(r, vr); analogWrite(g, vg); analogWrite(b, vb); delay(100); } 7 舵机 内容：通过电位器控制舵机旋转角度 原理：Arduino内置的库 Servo.h 可以直接实现舵机角度的控制(0-180)。读取电位器数值后转换为角 度，用舵机库函数输出即可。使用库函数控制舵机，需要在 setup 函数前声明类对象 Servo myservo ，并在 setup 中将类绑定到舵机引脚 mayservo.attach() ，在 loop 中将角度写入 myservo.write() 。源文件为 rot-servo.ino #include