4、Arduino#

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

../_images/f5f98943a74471640eefe95e3cccd0ee.png

然后

../_images/44384a228758644aca47e983417e0079.png

然后

../_images/704e73c99bcc5eed53d0ab210107b5e1.png

等待安装完成.点击close，安装完成。

../_images/742a2a6ad75dbc8f8d55cc25c2dc61ca.png

1.5.6版本安装后的样子。

../_images/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。

../_images/ef888e8d5fad0b30e4da671933f8842c.png

点击 Unknown device 安装驱动，如下图。

../_images/231c0059b83eb424215dbc17edb21afb.png

进入下图，选择

../_images/1b36a09374634af82cf432f86cb8843f.png

找到Arduino安装位置的drivers文件夹

../_images/19f226835eac31a0ed12516dcefcfc53.png

点击“Next”，今天下图选择，开始安装驱动

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。

../_images/af9806622ecf816c62f7597448a3cc5f.png

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。

../_images/43d9c16b238cfa52845c3a1b553cc630.png

设置COM端口，如下

../_images/025e24eacb26620c8831c8a3571412f6.png

点击编译程序，检查程序是否错误；点击上传程序；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。

../_images/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

../_images/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

../_images/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

../_images/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

../_images/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

../_images/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。

../_images/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

../_images/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

../_images/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

../_images/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

../_images/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。

../_images/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

../_images/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

../_images/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。

../_images/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

../_images/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。

../_images/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

../_images/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。

../_images/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

../_images/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。

../_images/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

../_images/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

../_images/52e76f32437c2e9d113eb9129ee0a7f4.png

8*8点阵实物图

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

../_images/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。

../_images/2d04173569ee9e6c055296916c1748be.jpg

四位数码管原理图如下

../_images/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

../_images/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

../_images/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.h>

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Arduinolibraries里。不然编译不过。例如我的：C:Program FilesArduinolibraries

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

../_images/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。

4、Arduino

目录

4、Arduino#

Arduino IDE和驱动的安装#

Arduino IDE的使用方法#

实验课程#

实验一 LED 闪烁实验#

实验二 呼吸灯实验#

实验三 广告灯实验#

实验四 按键控制LED实验#

实验五 抢答器实验#

实验六 电位器调控灯光亮度实验#

实验七 感光灯实验#

实验八 有源蜂鸣器实验#

实验九 火焰报警实验#

实验十 拨码开关控制LED实验#

实验十一 LM35检测温度#

实验十二 魔术光杯实验#

实验十三 热敏电阻传感器实验#

实验十四 一位数码管显示实验#

实验十五 8*8点阵显示实验#

实验十六 四位数码管显示数字实验#

实验十七 舵机控制实验#

实验十八 震动传感器实验#

实验二呼吸灯实验#

实验三广告灯实验#

实验四按键控制LED实验#

实验五抢答器实验#

实验六电位器调控灯光亮度实验#

实验七感光灯实验#

实验八有源蜂鸣器实验#

实验九火焰报警实验#

实验十拨码开关控制LED实验#

实验十二魔术光杯实验#

实验十三热敏电阻传感器实验#

实验十四一位数码管显示实验#

实验十六四位数码管显示数字实验#

实验十七舵机控制实验#

实验十八震动传感器实验#