.. _4、Arduino: 4、Arduino ========== .. _Arduino-IDE和驱动的安装: Arduino IDE和驱动的安装 ======================= 当我们拿到开发板时，首先我们要安装Arduino IDE和驱动，相关文件我们可以在官网上找到，以下链接是包含各种系统、各种版本的Arduino IDE和驱动任你选择。 https://www.arduino.cc/en/Main/OldSoftwareReleases#1.5.x 下面我们介绍下Arduino-1.5.6 版本IDE在Windows系统的安装方法。 下载下来的文件是一个arduino-1.5.6-r2-windows.zip的压缩文件夹，解压出来到硬盘。 双击Arduino-1.5.6 .exe文件 .. image:: media/f5f98943a74471640eefe95e3cccd0ee.png 然后 .. image:: media/44384a228758644aca47e983417e0079.png 然后 .. image:: media/704e73c99bcc5eed53d0ab210107b5e1.png 等待安装完成.点击close，安装完成。 .. image:: media/742a2a6ad75dbc8f8d55cc25c2dc61ca.png 1.5.6版本安装后的样子。 .. image:: media/4baf5095962e49c1f3ebeb6c2da823f0.png 接下来是开发板驱动的安装，这次我们安装的是Keyes UNO R3开发板的驱动，Keyes 2560 R3开发板安装驱动方法和这个类似，驱动文件可以用同一个文件。 不同的系统，安装驱动的方法也有一些细小的区别，下面我们介绍在WIN 7系统安装驱动的方法。 第一次Keyes UNO R3开发板连接电脑时，点击计算机--属性--设备管理器，显示如下图。 .. image:: media/ef888e8d5fad0b30e4da671933f8842c.png 点击 Unknown device 安装驱动，如下图。 .. image:: media/231c0059b83eb424215dbc17edb21afb.png 进入下图，选择 .. image:: media/1b36a09374634af82cf432f86cb8843f.png 找到Arduino安装位置的drivers文件夹 .. image:: media/19f226835eac31a0ed12516dcefcfc53.png 点击“Next”，今天下图选择，开始安装驱动 |image1|\ |image2| 安装驱动完成，出现下图点击Close。 这样驱动就装好了。点击计算机--属性--设备管理器，我们可看见如下图。 .. image:: media/af9806622ecf816c62f7597448a3cc5f.png .. _Arduino-IDE的使用方法: Arduino IDE的使用方法 ===================== | Keyes UNO R3 | 开发板的USB驱动安装成功之后，我们可以在Windows设备管理器中找到相应的串口。 下面示范第一个程序的烧写，串口监视器中显示“Hello World！”。 测试代码为： :: int val; int ledpin=13; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(ledpin,OUTPUT); } void loop() { val=Serial.read(); if(val=='R') { digitalWrite(ledpin,HIGH); delay(500); digitalWrite(ledpin,LOW); delay(500); Serial.println("Hello World!"); } } 我们打开Arduino 的软件，编写一段程序让Keyes UNO R3开发板接受到我们发的指令就示“Hello World！”字符串；我们再借用一下Keyes UNO R3 开发板上的 D13的指示灯，让Keyes UNO R3开发板接受到指令时指示灯闪烁一下，再显示“Hello World！”。 打开Arduino 的软件，设置板，如下。 .. image:: media/43d9c16b238cfa52845c3a1b553cc630.png 设置COM端口，如下 .. image:: media/025e24eacb26620c8831c8a3571412f6.png 点击\ |image3|\ 编译程序，检查程序是否错误；点击\ |image4|\ 上传程序；Keyes UNO R3 开发板设置OK后右下脚显示如下图，和设备管理器中显示一致。 .. image:: media/add2f4f32678fe555861ae1763488afd.png | 上传成功，输入R，点击发送，Keyes UNO R3 开发板上的 D13 | 的指示灯闪烁一次，串口监视器中显示 Hello World! 如下图 .. image:: media/fa8f2de13c41710b9dbbfde0833eca74.png 那么恭喜你，你的第一个程序已经成功了！！！ 实验课程 ======== .. _实验一-LED-闪烁实验: 实验一 LED 闪烁实验 ------------------- 实验说明 LED 闪烁实验是比较基础的实验之一，上一个“ Hello World！”实验里已经利用到了Arduino 自带的LED，这次我们利用其他I/O口和外接直插LED 灯来完成这个实验。 实验器材 开发板*1 USB线*1 LED*1 330Ω 电阻*1 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/2af89e5285face0b57f35a4caf172f3d.jpeg 测试代码 :: int led = 2; //定义数字口2 void setup() {   pinMode(led, OUTPUT);     //设置led为输出 } void loop() {   digitalWrite(led, HIGH);   //开启led   delay(1000); //延迟1秒   digitalWrite(led, LOW);    //关闭led   delay(1000);//延迟1秒 } 测试结果 下载完程序就可以看到我们的IO口外接小灯在闪烁了，这样我们的实验现象为LED不停闪烁，间隔大约为1秒。 实验二 呼吸灯实验 ----------------- 实验说明 上一课程中我们只是控制LED的亮和灭，那么我们可以怎么控制LED的亮度呢？本课程中我们把LED接到PWM口中，然后通过改变PWM数值，调节LED亮度，使LED逐渐变亮，和逐渐变暗，从而达到呼吸灯的效果。 实验器材 开发板*1 USB线*1 LED*1 330Ω 电阻*1 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/6b6a8822a62acd33c10c59915afe97fb.jpeg 测试代码 :: int ledPin = 3; // 定义数字口3 void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT);// 将ledPin设置为输出 } void loop() { for (int a=0; a<=255;a++)// 设置使LED逐渐变亮 { analogWrite(ledPin,a); //开启led,调节亮度，范围是0-255，在255时led最亮 delay(10); // 延迟0.01S } for (int a=255; a>=0;a--) // 设置使LED逐渐变暗 { analogWrite(ledPin,a); //开启led,调节亮度，范围是0-255，在255时led最亮 delay(10); // 延迟0.01秒 } delay(1000);// 延迟1秒 } 测试结果 下载完程序就可以看到我们的IO口外接小灯显示出呼吸灯的效果，小灯先逐渐变亮，后逐渐变暗，循环交替。 实验三 广告灯实验 ----------------- 实验说明 在生活中我们经常会看到一些由各种颜色的led灯组成的广告牌，广告牌上各个位置上癿led灯不断的变话,形成各种效果。本节实验就是利用led灯编程模拟广告灯效果。 实验器材 开发板*1 USB线*1 LED*5 330Ω 电阻*5 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/5f396bc342428dce0d4c32c162161817.jpeg 测试代码 :: int BASE = 2 ; //第一个 LED 接的 I/O 口 int NUM = 5; //LED 的总数 void setup() { for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++) { pinMode(i, OUTPUT); //设定数字I/O口为输出 } } void loop() { for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++) { digitalWrite(i, HIGH); //设定数字I/O口输出为"高"，即逐渐开灯 delay(200); //延迟 } for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++) { digitalWrite(i, LOW); //设定数字I/O口输出为"低"，即逐渐关灯 delay(200); //延迟 } } 测试结果 下载完程序就可以看到我们的IO口外接小灯先逐渐变亮，然后逐渐变暗，循环交替。 .. _实验四-按键控制LED实验: 实验四 按键控制LED实验 ---------------------- 实验说明 I/O 口的意思即为INPUT 接口和OUTPUT接口，到目前为止我们设计的小灯实验都还只是应用到Arduino 的I/O口的输出功能，这个实验我们来尝试一下使用Arduino的I/O口的输入功能即为读取外接设备的输出值，我们用一个按键和一个LED小灯完成一个输入输出结合使用的实验，让大家能简单了解I/O 的作用。 实验器材 开发板 \*1 USB线*1 LED*1 轻触按键*1 330Ω 电阻*1 10KΩ 电阻*1 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/225d0ea6c84efe2bcebb87ad2119c1e3.jpeg 测试代码 :: int ledPin = 11; //定义数字口11 int inputPin = 3; //定义数字口3 void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); //将ledPin设置为输出 pinMode(inputPin, INPUT); //将inputPin设置为输入 } void loop() { int val = digitalRead(inputPin);//设置数字变量val，读取到数字口3的数值，并赋值给 val if (val == LOW) //当val为低电平时，LED变暗 { digitalWrite(ledPin, LOW); // LED变暗 } else { digitalWrite(ledPin, HIGH); // LED亮起 } } 测试结果 下载完程序，上电后，当按键按下时小灯亮起，否则小灯不亮。 实验五 抢答器实验 ----------------- 实验说明 完成上面的实验以后相信已经有很多朋友可以独立完成这个实验了，我们可以将上面的按键控制小灯的实验扩展成4个按键对应3个小灯，占用7个数字I/O接口。为方便接线，我们把3个小灯用一个RGB灯代替。RGB灯可通过 R、 G、B三个引脚的PWM电压输入可以调节三种基色（红/蓝/绿）的强度从而实现全彩的混色效果。 本实验中我们利用4个按键控制3个PWM口，控制RGB模块发光颜色从而达到抢答器的效果。RGB灯接口说明如下图。 .. image:: media/3ba9adbf9df5edb90bfe7a2e14efc26a.jpg 实验器材 开发板*1 USB线*1 RGB灯*1 轻触按键*4 10KΩ 电阻*4 330Ω 电阻*1 面包板*1 面包板连接线若干 杜邦线若干 接线图 .. image:: media/86f4101f67552cace9148864b1da7252.jpeg 测试代码 :: int redled=9; // 红色LED控制引脚 int greenled=10; // 绿色LED控制引脚 int blueled=11; // 蓝色LED控制引脚 int redpin=5; // 红色按钮输入引脚 int greenpin=4; // 绿色按钮输入引脚 int bluepin=3; // 蓝色按钮输入引脚 int restpin=2; // 复位按钮输入引脚 int red; // 存储红色按钮状态 int green; // 存储绿色按钮状态 int blue; // 存储蓝色按钮状态 void setup() { pinMode(redled,OUTPUT); // 初始化红色LED为输出模式 pinMode(greenled,OUTPUT); // 初始化绿色LED为输出模式 pinMode(blueled,OUTPUT); // 初始化蓝色LED为输出模式 pinMode(redpin,INPUT); // 初始化红色按钮为输入模式 pinMode(greenpin,INPUT); // 初始化绿色按钮为输入模式 pinMode(bluepin,INPUT); // 初始化蓝色按钮为输入模式 } void loop() { red=digitalRead(redpin); // 读取红色按钮状态 green=digitalRead(greenpin); // 读取绿色按钮状态 blue=digitalRead(bluepin); // 读取蓝色按钮状态 if(red==LOW) RED_YES(); // 如果红色按钮按下，执行红色模式 if(green==LOW) GREEN_YES(); // 如果绿色按钮按下，执行绿色模式 if(blue==LOW) BLUE_YES(); // 如果蓝色按钮按下，执行蓝色模式 } void RED_YES() { while(digitalRead(restpin)==1) // 当复位按钮未按下时保持循环 { color(255, 0, 0); // 设置RGB为纯红色(255,0,0) } clear_led(); // 退出循环后清除LED显示 } void GREEN_YES() { while(digitalRead(restpin)==1) // 当复位按钮未按下时保持循环 { color(0, 255, 0); // 设置RGB为纯绿色(0,255,0) } clear_led(); // 退出循环后清除LED显示 } void BLUE_YES() { while(digitalRead(restpin)==1) // 当复位按钮未按下时保持循环 { color(0, 0, 255); // 设置RGB为纯蓝色(0,0,255) } clear_led(); // 退出循环后清除LED显示 } void clear_led() { color(0, 0, 0); // 关闭所有LED(0,0,0) } void color(unsigned char red, unsigned char green, unsigned char blue) { analogWrite(redled, red); // PWM输出红色亮度 analogWrite(greenled,green); // PWM输出绿色亮度 analogWrite(blueled, blue); // PWM输出蓝色亮度 } 测试结果 下载完程序，上电后，一个简单的抢答器就做好了，我们根据RGB灯显示的颜色判断是谁抢答成功。在复位后。RGB灯关闭。 实验六 电位器调控灯光亮度实验 ----------------------------- 实验说明 在第二课程中我们直接通过PWM口控制灯的亮度，从而达到呼吸灯的效果。在这课程中我们通过一个电位器，利用电位器调节PWM值，从而控制灯的亮度。 实验器材 开发板*1 USB线*1 LED*1 220Ω 电阻*1 可调电位器*1 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/c7c1042f29b371ffcec19b88dcafa82c.jpeg 测试代码 :: int ledpin=11;//定义数字接口11（PWM 输出） void setup() { pinMode(ledpin,OUTPUT);//定义数字接口11 为输出 Serial.begin(9600);//设置波特率为9600 } void loop() { int val=analogRead(0);//读取模拟口A0口的值 val = map(val, 0, 1023, 0, 255);//从0-1023映射到0-255 Serial.println(val);//显示val 变量 analogWrite(ledpin,val);// 打开LED 并设置亮度 delay(100);//延时0.1 秒 } 测试结果 下载完程序后。我们可以通过旋转可调电位器控制小灯的亮度，打开串口监视器，设置波特率为9600，就可看到调节LED亮度的PWM值。 实验七 感光灯实验 ----------------- 实验说明 完成以上的各种实验后，我们对Arduino的应用也应该有一些认识和了解了，在基本的数字量输入输出和模拟量输入以及PWM的产生都掌握以后，我们就可以开始进行一些传感器的应用了。 本次实验我们先进行一个较为简单的光敏电阻的使用实验。光敏电阻既然是可以根据光强改变阻值的元件，自然也需要模拟口读取模拟值了，本实验可以借鉴电位器调控灯光亮度实验，将电位计换做光敏电阻实现当光强不同时LED小灯的亮度也会有相应的变化。 实验器材 开发板*1 USB线*1 LED*1 330Ω 电阻*1 10KΩ 电阻*1 光敏电阻*1 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/c856b30fd7731d1332143c3310bd1dff.jpeg 测试代码 :: int ledpin=11;//定义数字接口11（PWM 输出） void setup() { pinMode(ledpin,OUTPUT);//定义数字接口11 为输出 Serial.begin(9600);//设置波特率为9600 } void loop() { int val=analogRead(0);//读取模拟口A0口的值 Serial.println(val);//显示val 变量 val = map(val, 0, 1023, 0, 255);//从0-1023映射到0-255 analogWrite(ledpin,255-val);// 打开LED 并设置亮度 delay(10);//延时0.01 秒 } 测试结果 下载完程序后，光敏电阻感应到灯光越亮，小灯越暗；光敏电阻感应到灯光越暗，小灯越亮。打开串口监视器，设置波特率为9600，就可看到光敏电阻感应到外界光强所得的模拟值。 实验八 有源蜂鸣器实验 --------------------- 实验说明 蜂鸣器可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两种。本课程中主要用到了有源蜂鸣器，有源蜂鸣器内部有一简单的振荡电路，能将恒定的直流电转化成一定频率的脉冲信号。实验中中我们只需要给蜂鸣器输入一个高电平信号，蜂鸣器响起。 实验器材 开发板*1 USB线*1 有源蜂鸣器*1 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/3e80e4203f2c8348467ff55054686f65.jpeg 测试代码 :: int buzzer = 2; //定义数字口2 void setup() {   pinMode(buzzer, OUTPUT);     //设置buzzer为输出 } void loop() {   digitalWrite(buzzer, HIGH);   //开启buzzer   delay(1000); //延迟1S   digitalWrite(buzzer, LOW);    //关闭buzzer   delay(1000);//延迟1S } 测试结果 下载完程序后，我们可以听到蜂鸣器响1秒，停止响起1秒，循环交替。 实验九 火焰报警实验 ------------------- 实验说明 火焰传感器是机器人专门用来搜寻火源的传感器，本传感器对火焰特别灵敏。火焰传感器利用红外线对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接收管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号。 实验中，我们把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号输入到UNO板中，然后控制蜂鸣器的响起。火焰传感器的短引线端为负极，长引线端为正极。按照下图将负极接到5V接口中，然后将正极和10K电阻相连，电阻的另一端接到GND接口中，最后从火焰传感器的正极端所在列接入一根跳线，跳线的另一端接在数字口中。 .. image:: media/b7a034a8a58f531420230c7c2a1eb1ba.png 实验器材 开发板*1 USB线*1 有源蜂鸣器*1 火焰传感器*1 10KΩ 电阻*1 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/9170cf86a0c5d80116a956d8aefe8015.jpeg 测试代码 :: int flame=7;//定义火焰接口为数字7 接口 int Beep=9;//定义蜂鸣器接口为数字9 接口 void setup() { pinMode(Beep,OUTPUT);//定义Beep为输出接口 pinMode(flame,INPUT);//定义flame为输入接口 } void loop() { int val=digitalRead(flame);//读取火焰传感器 if(val==HIGH)//当数字口7为高电平时蜂鸣器鸣响 { digitalWrite(Beep,HIGH); } else { digitalWrite(Beep,LOW); } delay(500); } 测试结果 下载完程序后，我们可以模拟在有火焰时报警的情况，在没有火焰时一切正常，当有火焰时立刻报警做出提示。 .. _实验十-拨码开关控制LED实验: 实验十 拨码开关控制LED实验 -------------------------- 实验说明 拨码开关是很常用且易用的开关元件，相信大家都了解过，这里就不介绍了。本实验中我们用一个拨码开关控制两个LED灯的亮和灭。 实验器材 开发板 \*1 USB线*1 拨码开关*1 LED*2 220Ω 电阻*2 10KΩ 电阻*2 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/24da2a115712660305f44aadf3453b66.jpeg 测试代码 :: int redled = 10; //定义数字口10 int greenled = 11; //定义数字口11 int redpin = 6; //定义数字口6 int greenpin = 7; //定义数字口7 void setup() { pinMode(redled,OUTPUT); pinMode(greenled, OUTPUT); pinMode(redpin, INPUT); pinMode(greenpin,INPUT); } void loop() { int val = digitalRead(redpin); if (val == HIGH) { digitalWrite(redled, HIGH); } else { digitalWrite(redled,LOW); } int val1 = digitalRead(greenpin); if (val1 == HIGH) { digitalWrite(greenled, HIGH); } else { digitalWrite(greenled,LOW); } } 测试结果 按照接线图接线，上传好代码，上电后，拨码开关拨到左边，绿色LED亮起，红色LED熄灭，拨码开关拨到右边，绿色LED熄灭，红色LED亮起。 .. _实验十一-LM35检测温度: 实验十一 LM35检测温度 --------------------- 实验说明 | LM35 是很常用且易用的温度传感器元件。实验中我们将LM35 | 温度传感器接到开发板上，通过算法可将读取的模拟值转换为实际的温度，并在Arduino IDE的串口监视器上显示该温度值。 实验时，需特别注意LM35的方向，如若接反，会把LM35传感器烧毁，接口方向如下。 .. image:: media/0cf0ed81c672182a447b04e05cf1a2bc.jpeg 实验器材 开发板 \*1 USB线*1 LM35DZ*1 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/a7c76e963e448b1b859a29dd566c9af5.jpeg 测试代码 :: void setup() { Serial.begin(9600);//设置波特率 } void loop() { int val; //定义数字变量val int dat;//定义数字变量dat val=analogRead(0);//将val设置为读取到的A0的数值 dat=(500 \* val) /1024; //计算出当前温度数字dat Serial.print("Temp:"); //显示 Temp: Serial.print(dat); //显示计算的温度值 Serial.println("C");//显示C，并自动换行 delay(500); //延迟0.5S } 测试结果 按照上图接好线，上传好代码，上电后，我们可以在软件的串口监视器中看到当前环境中的温度值，如下图。 .. image:: media/722e9d11c697ee67288ed69fbf4722e0.png 实验十二 魔术光杯实验 --------------------- 实验说明 | 倾斜开关的工作原理是当开关一端低于水平位置倾斜，开关寻通；当另一端低于水平位置倾斜 | ，开关停止。魔术光杯实验原理是利用 PWM | 调光的原理，两个LED的亮度发生变化。 | 这个实验中倾斜开关提供数字信号，触发 PWM | 的调节，通过程序的设计，我们就能看到类似于两组装满光的杯子倒来倒去的效果了。 实验器材 开发板*1 USB线*1 LED*2 倾斜开关*2 330Ω 电阻*2 10KΩ 电阻*2 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/d8ecb15711edf1d35a7e9cb458dd763e.jpeg 测试代码 :: int LedPinA = 5; //定义数字口5 int LedPinB = 6; //定义数字口6 int ButtonPinA = 7;//定义数字口7 int ButtonPinB = 4;//定义数字口4 int buttonStateA = 0; int buttonStateB = 0; int brightnessA = 0; int brightnessB= 255; void setup() { Serial.begin(9600);//设置波特率 pinMode(LedPinA, OUTPUT);//数字口5设置为输出 pinMode(LedPinB, OUTPUT);//数字口6设置为输出 pinMode(ButtonPinA, INPUT);//数字口7设置为输入 pinMode(ButtonPinB, INPUT);//数字口4设置为输入 } void loop() { buttonStateA =digitalRead(ButtonPinA);//读取数字口7的数值赋值给buttonStateA if (buttonStateA == HIGH && brightnessA != 255) //当buttonStateA为高电平且brightnessA不为255 { brightnessA ++;//brightnessA加1 delay(10);//延迟0.01S } if (buttonStateA == LOW && brightnessA != 0) //当buttonStateA为低电平且brightnessA不为0 { brightnessA --;//brightnessA减1 delay(10);//延迟0.01S } analogWrite(LedPinB, brightnessA);//将brightnessA赋值为给PWM口6 Serial.print(brightnessA);//显示brightnessA数值 Serial.print(" "); buttonStateB =digitalRead(ButtonPinB);//读取数字口4的数值赋值给buttonStateB if (buttonStateB == HIGH && brightnessB != 0) //当buttonStateB为高电平且brightnessA不为0 { brightnessB --;//brightnessB减1 delay(10);//延迟0.01S } if (buttonStateB == LOW && brightnessB != 255) //当buttonStateB为低电平且brightnessA不为255 { brightnessB++;//brightnessB加1 delay(10);//延迟0.01S } analogWrite(LedPinA, brightnessB); //将brightnessB赋值为给PWM口5 Serial.println(brightnessB);//显示brightnessB数值，并自动换行 delay(5); } 测试结果 按照上图接好线，烧录好代码，上电后，将两个倾斜开关同时倾斜一边，一个LED逐渐变暗，同时另一个逐渐变亮，最终一个LED完全熄灭，一个LED最亮；在串口监视器中看到对应具体数值化，如下图。当倾斜另一边中，现象一样，方向相反。 .. image:: media/a2eeeb120b393ff439724f48e186dff2.png 实验十三 热敏电阻传感器实验 --------------------------- 实验说明 热敏电阻能够实时感知周边环境温度的变化，随着温度变化，热敏电阻也发生变化。实验中，我们搭配好电路，把温度变化转换成电压变化，将对应的电压输入到Arduino UNO的模拟口上，并在串口监视器上显示出对应的模拟值。 实验器材 开发板*1 USB线*1 热敏电阻*1 10KΩ 电阻*1 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/b04e1d5c0b18708cf0a3db92f3032691.jpeg 测试代码 :: void setup() { Serial.begin(9600); // 初始化串口通信，波特率9600 } void loop() { int val; // 定义存储传感器值的变量 val = analogRead(0); // 从模拟引脚0读取旋转传感器值 Serial.println(val, DEC); // 以十进制格式输出传感器值到串口 delay(100); // 延时100毫秒 } 测试结果 按照上图接好线，上传好代码，上电后，我们就可以看串口监视器上看到代表当前温度的模拟值。当温度升高，电阻减小，模拟值增大；当人体对准温度电阻呼气时，温度升高，显示如下图。 .. image:: media/106736488fd06f73d3957bd9675c0305.png 实验十四 一位数码管显示实验 --------------------------- 实验说明 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示），本实验所使用的是八段数码管。数码管共有七段显示数字的段，还有一个显示小数点的段。当让数码管显示数字时，只要将相应的段点亮即可。 实验器材 开发板 \*1 USB线*1 一位数码管*1 330Ω 电阻*8 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/cfe68ae021ed63f147120e32a976719f.jpeg 测试代码 :: //设置控制各段的数字IO 脚 int a=7;//定义数字接口7 连接a 段数码管 int b=6;// 定义数字接口6 连接b 段数码管 int c=5;// 定义数字接口5 连接c 段数码管 int d=10;// 定义数字接口11 连接d 段数码管 int e=11;// 定义数字接口10 连接e 段数码管 int f=8;// 定义数字接口8 连接f 段数码管 int g=9;// 定义数字接口9 连接g 段数码管 int dp=4;// 定义数字接口4 连接dp 段数码管 void digital_1(void) //显示数字1 { unsigned char j; digitalWrite(c,HIGH);//给数字接口5 引脚高电平，点亮c 段 digitalWrite(b,HIGH);//点亮b 段 for(j=7;j<=11;j++)//熄灭其余段 digitalWrite(j,LOW); digitalWrite(dp,LOW);//熄灭小数点DP 段 } void digital_2(void) //显示数字2 { unsigned char j; digitalWrite(b,HIGH); digitalWrite(a,HIGH); for(j=9;j<=11;j++) digitalWrite(j,HIGH); digitalWrite(dp,LOW); digitalWrite(c,LOW); digitalWrite(f,LOW); } void digital_3(void) //显示数字3 { unsigned char j; digitalWrite(g,HIGH); digitalWrite(d,HIGH); for(j=5;j<=7;j++) digitalWrite(j,HIGH); digitalWrite(dp,LOW); digitalWrite(f,LOW); digitalWrite(e,LOW); } void digital_4(void) //显示数字4 { digitalWrite(c,HIGH); digitalWrite(b,HIGH); digitalWrite(f,HIGH); digitalWrite(g,HIGH); digitalWrite(dp,LOW); digitalWrite(a,LOW); digitalWrite(e,LOW); digitalWrite(d,LOW); } void digital_5(void) //显示数字5 { unsigned char j; for(j=7;j<=9;j++) digitalWrite(j,HIGH); digitalWrite(c,HIGH); digitalWrite(d,HIGH); digitalWrite(dp,LOW); digitalWrite(b,LOW); digitalWrite(e,LOW); } void digital_6(void) //显示数字6 { unsigned char j; for(j=7;j<=11;j++) digitalWrite(j,HIGH); digitalWrite(c,HIGH); digitalWrite(dp,LOW); digitalWrite(b,LOW); } void digital_7(void) //显示数字7 { unsigned char j; for(j=5;j<=7;j++) digitalWrite(j,HIGH); digitalWrite(dp,LOW); for(j=8;j<=11;j++) digitalWrite(j,LOW); } void digital_8(void) //显示数字8 { unsigned char j; for(j=5;j<=11;j++) digitalWrite(j,HIGH); digitalWrite(dp,LOW); } void setup() { int i;//定义变量 for(i=4;i<=11;i++) pinMode(i,OUTPUT);//设置4～11 引脚为输出模 } void loop() { while(1) { digital_1();//显示数字1 delay(2000);//延时2s digital_2();//显示数字2 delay(1000); //延时1s digital_3();//显示数字3 delay(1000); //延时1s digital_4();//显示数字4 delay(1000); //延时1s digital_5();//显示数字5 delay(1000); //延时1s digital_6();//显示数字6 delay(1000); //延时1s digital_7();//显示数字7 delay(1000); //延时1s digital_8();//显示数字8 delay(1000); //延时1s } } 测试结果 下载完程序后，数码管循环显示1～8 数字。 .. _实验十五-8\*8点阵显示实验: 实验十五 8*8点阵显示实验 ------------------------ 实验说明 点阵在我们生活中很常见，很多都有用到他，比如LED广告显示屏，电梯显示楼层，公交车报站等等。 8*8点阵共由64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置高电平，某一列置低电平，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则7脚接高电平A脚接低电平，则第一个点就亮了；如果要将第一行点亮，则第7脚要接高电平，而A、B、C、D、E、F、G、H这些引脚接低电平，那么第一行就会点亮；如要将第一列点亮，则第A脚接低电平，而0、1、2、3、4、5、6、7接高电平，那么第一列就会点亮。 在本课程中，我们只是让点阵输出一个“0”。 8*8点阵原理图 .. image:: media/52e76f32437c2e9d113eb9129ee0a7f4.png 8*8点阵实物图 |image5|\ |image6| 实验器材 开发板*1 USB线*1 8*8点阵*1 220Ω 电阻*8 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/4d41e0374414974135d0b65b6d8556c1.jpeg 测试代码 :: //定义了一个数组，用来存放“0”字的字模 unsigned char Text[]={0x00,0x1c,0x22,0x22,0x22,0x22,0x22,0x1c}; void Draw_point(unsigned char x,unsigned char y)//画点函数 { clear_(); digitalWrite(x+2, HIGH); digitalWrite(y+10, LOW); delay(1); } void show_num(void)//显示函数，最终还是调用了画点函数。 { unsigned char i,j,data; for(i=0;i<8;i++) { data=Text[i]; for(j=0;j<8;j++) { if(data & 0x01)Draw_point(j,i); data>>=1; } } } void setup() { int i = 0 ; for(i=2;i<18;i++) { pinMode(i, OUTPUT); } clear_(); } void loop() { show_num(); } void clear_(void)//清除屏幕 { for(int i=2;i<10;i++) digitalWrite(i, LOW); for(int i=0;i<8;i++) digitalWrite(i+10, HIGH); } 测试结果 下载完程序后，点阵上显示数字“0”。 实验十六 四位数码管显示数字实验 ------------------------------- 实验说明 在实验十五中我们使用开发板驱动一个一位数码管，本实验我们使用开发板驱动一个共阴四位数码管。驱动数码管限流电阻肯定是必不可少的，限流电阻有两种接法，一种是在d1-d4阴极接，总共接4颗。这种接法好处是需求电阻比较少，但是会产生每一位上显示不同数字亮度会不一样，1最亮，8最暗。另外一种接法就是在其他8个引脚上接，这种接法亮度显示均匀，但是用电阻较多。本次实验使用8颗220Ω电阻。 四位数码管总共有12个引脚，小数点朝下正放在面前时，左下角为1,其他管脚顺序为逆时针旋转。左上角为最大的12号管脚。 .. image:: media/2d04173569ee9e6c055296916c1748be.jpg 四位数码管原理图如下 .. image:: media/9d2a9bfdac6e2a6a3956de68b11e62b0.jpg 实验器材 开发板*1 USB线*1 四位数码管*1 330Ω 电阻*8 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/654f7d47213c9fccae632fe5c17e2bd2.jpeg 测试代码 :: int a = 1; // 数码管段a控制引脚 int b = 2; // 数码管段b控制引脚 int c = 3; // 数码管段c控制引脚 int d = 4; // 数码管段d控制引脚 int e = 5; // 数码管段e控制引脚 int f = 6; // 数码管段f控制引脚 int g = 7; // 数码管段g控制引脚 int dp = 8; // 数码管小数点控制引脚 int d4 = 9; // 数码管位选4控制引脚 int d3 = 10; // 数码管位选3控制引脚 int d2 = 11; // 数码管位选2控制引脚 int d1 = 12; // 数码管位选1控制引脚 // 设置变量 long n = 1230; // 显示数值变量 int x = 100; // 临时变量 int del = 55; // 时钟微调参数 void setup() { // 初始化所有引脚为输出模式 pinMode(d1, OUTPUT); pinMode(d2, OUTPUT); pinMode(d3, OUTPUT); pinMode(d4, OUTPUT); pinMode(a, OUTPUT); pinMode(b, OUTPUT); pinMode(c, OUTPUT); pinMode(d, OUTPUT); pinMode(e, OUTPUT); pinMode(f, OUTPUT); pinMode(g, OUTPUT); pinMode(dp, OUTPUT); } void loop() { int a=0; // 千位数字 int b=0; // 百位数字 int c=0; // 十位数字 int d=0; // 个位数字 unsigned long currentMillis = millis(); // 获取当前时间 while(d>=0) // 主循环 { while(millis()-currentMillis<1000) // 每秒更新一次 { Display(1,a); // 显示千位 Display(2,b); // 显示百位 Display(3,c); // 显示十位 Display(4,d); // 显示个位 } currentMillis = millis(); // 重置计时 d++; // 个位加1 if (d>9) // 个位进位 { c++; d=0; } if (c>9) // 十位进位 { b++; c=0; } if (b>9) // 百位进位 { a++; b=0; } if (a>9) // 千位归零 { a=0; b=0; c=0; d=0; } } } void WeiXuan(unsigned char n) // 位选函数 { switch (n) { case 1: // 选中第1位数码管 digitalWrite(d1, LOW); digitalWrite(d2, HIGH); digitalWrite(d3, HIGH); digitalWrite(d4, HIGH); break; case 2: // 选中第2位数码管 digitalWrite(d1, HIGH); digitalWrite(d2, LOW); digitalWrite(d3, HIGH); digitalWrite(d4, HIGH); break; case 3: // 选中第3位数码管 digitalWrite(d1, HIGH); digitalWrite(d2, HIGH); digitalWrite(d3, LOW); digitalWrite(d4, HIGH); break; case 4: // 选中第4位数码管 digitalWrite(d1, HIGH); digitalWrite(d2, HIGH); digitalWrite(d3, HIGH); digitalWrite(d4, LOW); break; default: // 默认关闭所有位选 digitalWrite(d1, HIGH); digitalWrite(d2, HIGH); digitalWrite(d3, HIGH); digitalWrite(d4, HIGH); break; } } // 以下为数字显示函数（0-9） void Num_0() { digitalWrite(a, HIGH); digitalWrite(b, HIGH); digitalWrite(c, HIGH); digitalWrite(d, HIGH); digitalWrite(e, HIGH); digitalWrite(f, HIGH); digitalWrite(g, LOW); digitalWrite(dp, LOW); } void Num_1() { digitalWrite(a, LOW); digitalWrite(b, HIGH); digitalWrite(c, HIGH); digitalWrite(d, LOW); digitalWrite(e, LOW); digitalWrite(f, LOW); digitalWrite(g, LOW); digitalWrite(dp, LOW); } void Num_2() { digitalWrite(a, HIGH); digitalWrite(b, HIGH); digitalWrite(c, LOW); digitalWrite(d, HIGH); digitalWrite(e, HIGH); digitalWrite(f, LOW); digitalWrite(g, HIGH); digitalWrite(dp, LOW); } void Num_3() { digitalWrite(a, HIGH); digitalWrite(b, HIGH); digitalWrite(c, HIGH); digitalWrite(d, HIGH); digitalWrite(e, LOW); digitalWrite(f, LOW); digitalWrite(g, HIGH); digitalWrite(dp, LOW); } void Num_4() { digitalWrite(a, LOW); digitalWrite(b, HIGH); digitalWrite(c, HIGH); digitalWrite(d, LOW); digitalWrite(e, LOW); digitalWrite(f, HIGH); digitalWrite(g, HIGH); digitalWrite(dp, LOW); } void Num_5() { digitalWrite(a, HIGH); digitalWrite(b, LOW); digitalWrite(c, HIGH); digitalWrite(d, HIGH); digitalWrite(e, LOW); digitalWrite(f, HIGH); digitalWrite(g, HIGH); digitalWrite(dp, LOW); } void Num_6() { digitalWrite(a, HIGH); digitalWrite(b, LOW); digitalWrite(c, HIGH); digitalWrite(d, HIGH); digitalWrite(e, HIGH); digitalWrite(f, HIGH); digitalWrite(g, HIGH); digitalWrite(dp, LOW); } void Num_7() { digitalWrite(a, HIGH); digitalWrite(b, HIGH); digitalWrite(c, HIGH); digitalWrite(d, LOW); digitalWrite(e, LOW); digitalWrite(f, LOW); digitalWrite(g, LOW); digitalWrite(dp, LOW); } void Num_8() { digitalWrite(a, HIGH); digitalWrite(b, HIGH); digitalWrite(c, HIGH); digitalWrite(d, HIGH); digitalWrite(e, HIGH); digitalWrite(f, HIGH); digitalWrite(g, HIGH); digitalWrite(dp, LOW); } void Num_9() { digitalWrite(a, HIGH); digitalWrite(b, HIGH); digitalWrite(c, HIGH); digitalWrite(d, HIGH); digitalWrite(e, LOW); digitalWrite(f, HIGH); digitalWrite(g, HIGH); digitalWrite(dp, LOW); } void Clear() // 清空数码管显示 { digitalWrite(a, LOW); digitalWrite(b, LOW); digitalWrite(c, LOW); digitalWrite(d, LOW); digitalWrite(e, LOW); digitalWrite(f, LOW); digitalWrite(g, LOW); digitalWrite(dp, LOW); } void pickNumber(unsigned char n) // 数字选择函数 { switch (n) { case 0: Num_0(); break; // 显示数字0 case 1: Num_1(); break; // 显示数字1 case 2: Num_2(); break; // 显示数字2 case 3: Num_3(); break; // 显示数字3 case 4: Num_4(); break; // 显示数字4 case 5: Num_5(); break; // 显示数字5 case 6: Num_6(); break; // 显示数字6 case 7: Num_7(); break; // 显示数字7 case 8: Num_8(); break; // 显示数字8 case 9: Num_9(); break; // 显示数字9 default: Clear(); break; // 默认清空显示 } } void Display(unsigned char x, unsigned char Number) // 数码管显示函数 { WeiXuan(x); // 选择显示位 pickNumber(Number); // 显示对应数字 delay(1); // 短暂延时 Clear(); // 清空显示（消隐） } 测试结果 下载完程序后，数码管首先显示“0000”数值，显示跳动，每跳动一下数码管显示数值加1。当显示数值为超过“9999”后，显示数值再次变为“0000”，循环显示。 实验十七 舵机控制实验 --------------------- 实验说明 舵机是一种位置伺服的驱动器，主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测 器所构成。舵机有很多规格，但所有的舵机都有外接三根线，分别用棕、红、橙三种颜 色进行区分，由于舵机品牌不同，颜色也会有所差异，棕色为接地线，红色为电源正极 线，橙色为信号线。 舵机的转动的角度是通过调节PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比来实现的，标准PWM （脉冲宽度调制）信号的周期固定为20ms（50Hz），理论上脉宽分布应在1ms到2ms 之间，但是，事实上脉宽可由0.5ms 到2.5ms 之间，脉宽和舵机的转角0°～180°相 对应。有一点值得注意的地方，由于舵机牌子不同，对于同一信号，不同牌子的舵机旋 转的角度也会有所不同。 实验器材 开发板*1 USB线*1 舵机*1 面包线若干 接线图 .. image:: media/dbb11ab4d417167a68fa04f65525a167.jpeg 测试代码 程序A： :: int servopin=9;//定义数字接口9 连接伺服舵机信号线 int myangle;//定义角度变量 int pulsewidth;//定义脉宽变量 int val; void servopulse(int servopin,int myangle)//定义一个脉冲函数 { pulsewidth=(myangle*11)+500;//将角度转化为500-2480 的脉宽值 digitalWrite(servopin,HIGH);//将舵机接口电平至高 delayMicroseconds(pulsewidth);//延时脉宽值的微秒数 digitalWrite(servopin,LOW);//将舵机接口电平至低 delay(20-pulsewidth/1000); } void setup() { pinMode(servopin,OUTPUT);//设定舵机接口为输出接口 Serial.begin(9600);//连接到串行端口，波特率为9600 Serial.println("servo=o_seral_simple ready" ) ; } void loop()//将0 到9 的数转化为0 到180 角度，并让LED 闪烁相应数的次数 { val=Serial.read();//读取串行端口的值 if(val>='0'&&val<='9') { val=val-'0';//将特征量转化为数值变量 val=val*(180/9);//将数字转化为角度 Serial.print("moving servo to "); Serial.print(val,DEC); Serial.println(); for(int i=0;i\<=50;i++) //给予舵机足够的时间让它转到指定角度 { servopulse(servopin,val);//引用脉冲函数 } } } 程序B： :: #include Servo myservo;//定义舵机变量名 void setup() { myservo.attach(9);//定义舵机接口（9、10 都可以，缺点只能控制2 个） } void loop() { myservo.write(90);//设置舵机旋转的角度 } 注意：在上传程序前，要把Servo文件夹放到 编译器安装目录下的\Arduino\libraries里。不然编译不过。例如我的：C:\Program Files\Arduino\libraries 测试结果 程序A 结果：在串口监视器中输入数字点击发送，舵机转动到所对应的角度数的位置，并将角度打印显示到屏幕上。 程序B结果：舵机自己转动到90度位置。 实验十八 震动传感器实验 ----------------------- 实验说明 | 实验中我们主要用SW-200D 振动开关做一个震动传感器。SW-200D | 振动开关也是个倾斜开关，我们用它控制一个LED灯的亮灭，当开关检测到震动时，开关内的滚珠左右摇摆，从而控制LED灯一闪一灭。实验时我们只需要观察外接LED灯的状态就可知道是否有震动。 实验器材 开发板 \*1 USB线*1 LED*1 SW-200D 振动开关*1 330Ω 电阻*1 10KΩ 电阻*1 面包板*1 面包板连接线若干 接线图 .. image:: media/ff7f9dd49ca75f90baa757c9ce5402c8.jpeg 测试代码 :: int ledPin = 11; //定义数字口11 int inputPin = 3; //定义数字口3 void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); //将ledPin设置为输出 pinMode(inputPin, INPUT); //将inputPin设置为输入 } void loop() { int val = digitalRead(inputPin); //设置数字变量val，读取到数字口3的数值，并赋值给 val if (val == LOW) //当val为低电平时，LED变暗 { digitalWrite(ledPin, LOW); // LED变暗 } else { digitalWrite(ledPin, HIGH); // LED亮起 } } 测试结果 下载完程序，上电后，当检测到震动时，外接LED灯无规则的亮灭。 .. |image1| image:: media/501a7a03b5656b8ad60d5e077c58fa51.png .. |image2| image:: media/b9b5f051f1a2b6afdc68eb3b7b2f1c7d.png .. |image3| image:: media/eb385c638a1aa0b63971a8871b1bb907.png .. |image4| image:: media/027da150683195e85b2f0dcdd879e0c1.png .. |image5| image:: media/ffb42c8993e43014e29c56881cf579ae.png .. |image6| image:: media/cc0b7bb60c45673efd29e068a98e02f0.png