.. _3、Arduino: 3、Arduino ========== .. _3.1、Arduino-IDE和驱动的安装: 3.1、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 .. _3.2、Arduino-IDE的使用方法: 3.2、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显示“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！！！ .. _3.3、实验课程: 3.3、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 100Ω 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 100Ω 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 100Ω 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 100Ω 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。本实验中我们利用4个按键控制3个LED灯，从而达到抢答器的效果。 实验器材 开发板*1 USB线*1 RGB灯*1 轻触按键*4 10KΩ 电阻*4 100Ω 电阻*3 面包板*1 面包板连接线若干 杜邦线若干 接线图 .. image:: media/ca9a99d848b68f35591610196df33359.jpeg 测试代码 :: int redled = 9; // 红色LED控制引脚 int yellowled = 10; // 黄色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 yellowpin = 4; // 黄色按钮输入引脚 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 yellow; // 存储黄色按钮状态 int blue; // 存储蓝色按钮状态 void setup() { pinMode(redled, OUTPUT); // 设置红色LED为输出模式 pinMode(yellowled, OUTPUT); // 设置黄色LED为输出模式 pinMode(blueled, OUTPUT); // 设置蓝色LED为输出模式 pinMode(redpin, INPUT); // 设置红色按钮为输入模式 pinMode(yellowpin, INPUT); // 设置黄色按钮为输入模式 pinMode(bluepin, INPUT); // 设置蓝色按钮为输入模式 } void loop() { red = digitalRead(redpin); // 读取红色按钮状态 yellow = digitalRead(yellowpin); // 读取黄色按钮状态 blue = digitalRead(bluepin); // 读取蓝色按钮状态 if(red == LOW) RED_YES(); // 红色按钮按下时执行红色模式 if(yellow == LOW) YELLOW_YES(); // 黄色按钮按下时执行黄色模式 if(blue == LOW) BLUE_YES(); // 蓝色按钮按下时执行蓝色模式 } void RED_YES() { while(digitalRead(restpin) == 1) // 当复位按钮未按下时保持 { digitalWrite(redled, HIGH); // 点亮红色LED digitalWrite(yellowled, LOW); // 关闭黄色LED digitalWrite(blueled, LOW); // 关闭蓝色LED } clear_led(); // 退出后清除所有LED状态 } void YELLOW_YES() { while(digitalRead(restpin) == 1) // 当复位按钮未按下时保持 { digitalWrite(redled, LOW); // 关闭红色LED digitalWrite(yellowled, HIGH); // 点亮黄色LED digitalWrite(blueled, LOW); // 关闭蓝色LED } clear_led(); // 退出后清除所有LED状态 } void BLUE_YES() { while(digitalRead(restpin) == 1) // 当复位按钮未按下时保持 { digitalWrite(redled, LOW); // 关闭红色LED digitalWrite(yellowled, LOW); // 关闭黄色LED digitalWrite(blueled, HIGH); // 点亮蓝色LED } clear_led(); // 退出后清除所有LED状态 } void clear_led() { digitalWrite(redled, LOW); // 关闭红色LED digitalWrite(yellowled, LOW); // 关闭黄色LED digitalWrite(blueled, LOW); // 关闭蓝色LED } 测试结果 按照接线图接线，上传完程序，上电后，一个简单的抢答器就做好了，我们根据亮起不同的LED灯，判断谁抢答成功。在复位后，三个LED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 100Ω 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 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/7681f4238f415a78fbeaab037a14a5e2.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。 实验八 无源蜂鸣器实验 --------------------- 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无源蜂鸣器，无源蜂鸣器内部不带振荡源，直流信号无法令其鸣叫，须用方波驱动。 实验器材 开发板 \*1 USB线*1 无源蜂鸣器*1 面包板*1 正标线若干 接线图 .. image:: media/d155ff0060bbdd64a8b65c00bfa63fdc.jpeg 测试代码 code 1: :: int buzzer=3; //定义数字口3 void setup() { pinMode(buzzer,OUTPUT);//将buzzer设置为输出 } void loop() { unsigned char i,j;//定义变量i，j while(1) { for(i=0;i<80;i++)// 输出一个频率的声音 { digitalWrite(buzzer,HIGH); delay(1);//延迟1ms digitalWrite(buzzer,LOW); delay(1);//延迟1ms } for(i=0;i<100;i++)// 输出另一个频率的声音 { digitalWrite(buzzer,HIGH); delay(2);//延迟2ms digitalWrite(buzzer,LOW); delay(2);//延迟2ms } } } code 2: :: #define D0 -1 #define D1 262 #define D2 293 #define D3 329 #define D4 349 #define D5 392 #define D6 440 #define D7 494 #define M1 523 #define M2 586 #define M3 658 #define M4 697 #define M5 783 #define M6 879 #define M7 987 #define H1 1045 #define H2 1171 #define H3 1316 #define H4 1393 #define H5 1563 #define H6 1755 #define H7 1971 //列出全部D调的频率 #define WHOLE 1 #define HALF 0.5 #define QUARTER 0.25 #define EIGHTH 0.25 #define SIXTEENTH 0.625 //列出所有节拍 int tune[]= //根据简谱列出各频率 { M3,M3,M4,M5, M5,M4,M3,M2, M1,M1,M2,M3, M3,M2,M2, M3,M3,M4,M5, M5,M4,M3,M2, M1,M1,M2,M3, M2,M1,M1, M2,M2,M3,M1, M2,M3,M4,M3,M1, M2,M3,M4,M3,M2, M1,M2,D5,D0, M3,M3,M4,M5, M5,M4,M3,M4,M2, M1,M1,M2,M3, M2,M1,M1 }; float durt[]= //根据简谱列出各节拍 { 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1+0.5,0.5,1+1, 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1+0.5,0.5,1+1, 1,1,1,1, 1,0.5,0.5,1,1, 1,0.5,0.5,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,0.5,0.5, 1,1,1,1, 1+0.5,0.5,1+1, }; int length; int tonepin=3; //得用3号接口 void setup() { pinMode(tonepin,OUTPUT); length=sizeof(tune)/sizeof(tune[0]); //计算长度 } void loop() { for(int x=0;x // 包含LCD库 // 初始化LCD对象，指定接口引脚 LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); // (RS, E, D4, D5, D6, D7) void setup() { // 设置LCD显示列数和行数（16列x2行） lcd.begin(16, 2); // 在第一行显示信息（从第3列开始） lcd.setCursor(2, 0); // 设置光标位置(列,行) lcd.print("Hello, world!"); // 打印文本 // 在第二行显示信息（从第3列开始） lcd.setCursor(2, 1); // 设置光标位置(列,行) lcd.print("Hello, keyes!"); // 打印文本 } void loop() { // 主循环无需重复操作 } 注意：在上传程序前，要把LiquidCrystal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 八位接法 :: int DI = 12; int RW = 11; int DB[] = {3, 4,5, 6,7 ,8, 9, 10};//使用数组来定义总线需要的管脚 int Enable = 2; void LcdCommandWrite(int value) { // 定义所有引脚 int i = 0; for (i=DB[0]; i <= DI; i++) //总线赋值 { digitalWrite(i,value &01);//因为1602液晶信号识别是D7-D0(不是D0-D7)，这里是用来反转信号。 value >>= 1; } digitalWrite(Enable,LOW); delayMicroseconds(1); digitalWrite(Enable,HIGH); delayMicroseconds(1); // 延时1ms digitalWrite(Enable,LOW); delayMicroseconds(1); // 延时1ms } void LcdDataWrite(int value) { // 定义所有引脚 int i = 0; digitalWrite(DI, HIGH); digitalWrite(RW, LOW); for (i=DB[0]; i <= DB[7]; i++) { digitalWrite(i,value & 01); value >>= 1; } digitalWrite(Enable,LOW); delayMicroseconds(1); digitalWrite(Enable,HIGH); delayMicroseconds(1); digitalWrite(Enable,LOW); delayMicroseconds(1); // 延时1ms } void setup (void) { int i = 0; for (i=Enable; i<= DI; i++) { pinMode(i,OUTPUT); } delay(100); // 短暂的停顿后初始化LCD // 用于LCD控制需要 LcdCommandWrite(0x38); // 设置为8-bit接口，2行显示，5x7文字大小 delay(64); LcdCommandWrite(0x38); // 设置为8-bit接口，2行显示，5x7文字大小 delay(50); LcdCommandWrite(0x38); // 设置为8-bit接口，2行显示，5x7文字大小 delay(20); LcdCommandWrite(0x06); // 输入方式设定 // 自动增量，没有显示移位 delay(20); LcdCommandWrite(0x0E); // 显示设置 // 开启显示屏，光标显示，无闪烁 delay(20); LcdCommandWrite(0x01); // 屏幕清空，光标位置归零 delay(100); LcdCommandWrite(0x80); // 显示设置 // 开启显示屏，光标显示，无闪烁 delay(20); } void loop (void) { LcdCommandWrite(0x01); // 屏幕清空，光标位置归零 delay(10); LcdCommandWrite(0x80+2); delay(10); // 写入欢迎信息 LcdDataWrite('H'); LcdDataWrite('e'); LcdDataWrite('l'); LcdDataWrite('l'); LcdDataWrite('o'); LcdDataWrite(','); LcdDataWrite(' '); LcdDataWrite('w'); LcdDataWrite('o'); LcdDataWrite('r'); LcdDataWrite('l'); LcdDataWrite('d'); LcdDataWrite('!'); delay(10); LcdCommandWrite(0xc0+2); // 定义光标位置为第二行第二个位置 delay(10); LcdDataWrite('H'); LcdDataWrite('e'); LcdDataWrite('l'); LcdDataWrite('l'); LcdDataWrite('o'); LcdDataWrite(','); LcdDataWrite(' '); LcdDataWrite('k'); LcdDataWrite('e'); LcdDataWrite('y'); LcdDataWrite('e'); LcdDataWrite('s'); LcdDataWrite('!'); LcdDataWrite(' '); delay(5000); } 测试结果 无论是四位接法还是八位接法，接好线，烧录程序上电后，通过旋转电位器调节背光，即可在1602 LCD上看到设置的显示字符。四位接法和八位接法显示一样，第一行显示"Hello, world!"字符，第二行显示"Hello, keyes!"字符。 .. |image1| image:: media/501a7a03b5656b8ad60d5e077c58fa51.png .. |image2| image:: media/b9b5f051f1a2b6afdc68eb3b7b2f1c7d.png .. |image3| image:: media/eb385c638a1aa0b63971a8871b1bb907.png .. |image4| image:: media/027da150683195e85b2f0dcdd879e0c1.png