Arduino大师练成手册 -- 初识Arduino和开发环境搭建

第一眼Arduino

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台,单板微控制器(MCU)。包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(Arduino IDE)。由一个意大利团队于2005年冬季开发。它的起源是一个老师和学生的故事,感兴趣的可以参考百度百科
Arduino硬件主板有很多种,我们后续的更新会慢慢介绍,其中一款Arduino Uno最为流行。
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Arduino为什么会火

如果你是电子领域的初学者,希望使用电子电路创建自己的有趣项目,但却又不知道从哪里开始以及如何做?Arduino就是你的解决方案!!!
借助Arduino和使用少量传感器,你可以在短时间内轻松完成许多有趣的事情。
为什么要使用Arduino?还有许多其他的微控制器板可用吗?
1)价格便宜
大多数人在尝试学习新事物时都不希望在他们的项目上花费太多钱。有了Arduino,你不必担心花费。你可以20-50元的低成本就可以在某宝上购买一个(对于Arduino uno),也可以在线制作带有电路图和电路设计自己的Arduino板。Arduino克隆也可以在市场上买到,价格更加便宜,并且其工作原理与原始克隆完全相同。
2)跨平台
使用Arduino软件,你不必担心你的操作系统,因为它是跨平台软件,你可以将其安装在Linux,Windows,Mac OS,Macintosh等任何操作系统上。
3)简单易用
即使是初级电子爱好者或在校学生也可以理解这些概念并快速学习它,并在很短的时间内完成自己的项目,这非常容易学习。
我强烈为希望有趣学习的电子/自动化等专业学生,有兴趣的中学生/高中生和业余爱好者推荐Arduino开发板。

Arduino硬件平台简介

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Arduino UNO板包含以下内容:

  • Atmel(2016年被Microchip收购)ATmega328P 8位微控制器,带有32KB的闪存用于程序,2KB的SRAM用于数据,以及1KB的EEPROM用于非易失性数据。时钟速度为16MHz。
  • 电源输入:Arduino板的电源可以通过以下方式提供:
    1. USB连接器(5V):兼作串行端口,可与计算机通信(例如,用于加载程序)。
    2. 直流电源插孔(通过AC-DC适配器或电池组7-12V)。
    3. Vin / GND引脚(7-12V,9V电池)。
    4. 由5V电源供电:尽管5V引脚用于为外部组件供电,但是你可以通过5V / GND引脚为Arduino供电。不建议这样做,因为这样可能会导致极性和电压错误,并损坏arduino。
  • 电源输出(5V和3.3V引脚):板子调节的5V和3.3V输出可为外部组件供电。
    1. 如果该板通过USB供电,则“板载”和“通过5V电源输出引脚供外部使用”的总电流为500mA(对于其他电源,则要小得多)。
    2. 3.3V引脚上可用的电流为50mA。
  • 板载内置LED:这些LED在调试中很有用。
    1. 开机LED:指示Arduino板正在通电。
    2. 负载和pin13 LED指示灯:草图上传期间闪烁。还连接到数字引脚13,以进行程序测试和调试。
    3. TX和RX LED:指示Arduino板与计算机之间的通信。在串行通讯期间闪烁。
  • 复位按键:复位/重新启动程序。
  • 14个数字INPUT / OUTPUT引脚(从0到13编号):
    1. 使用功能pinMode(0-13, INPUT|OUTPUT)来配置输入或输出引脚;和digitalRead(0-13)或digitalWrite(0-13, HIGH|LOW)读取或写入。
    2. 每个引脚的工作电压为5V HIGH和0V LOW。它可以提供或接收40mA的最大电流,但只能提供20mA的连续电流,这仅足以驱动20mA的单色LED连续提供全亮度。
    3. 芯片组的总电流不得超过200mA,即以20mA驱动10个单色LED。
    4. 针脚13:在针脚13下的针脚13上有一个内置LED。这对于调试非常有用。
    5. PWM输出:引脚中的6个(引脚3、5、6、9、10和11,标有〜)可以通过 占空比在0(关)至255(打开)之间,产生PWM(脉宽调制)输出(即方波)。针脚5和6上的PWM频率为980Hz; 其他引脚为490Hz。 analogWrite(3|5|6|9|10|11, dutyCycle)
  • 6个模拟INPUT引脚(A0至A5):默认情况下,每个引脚可通过模数转换器(ADC)在10V分辨率下测量0V至5V。上限范围可以使用AREF引脚和analogReference()功能进行更改。这些模拟引脚标记为A0至A5(而数字引脚标记为0至13)。我们可以使用pinMode(A0-A5, INPUT),并analogRead(A0-A5)读取10位模拟输入[0,1023]。
    模拟输入引脚A0-A5的主要用途是读取模拟输入。但是,这些引脚也可以像数字引脚0-13一样完全用作数字输入/输出。我们可以使用它pinMode(A0-A5, INPUT/OUTPUT)来设置其I / O模式,以及和digitalRead(A0-A5)或digitalWrite(A0-A5, HIGH|LOW)来进行读取或写入。
  • 1个可编程串行端口(USART):将数字引脚0用于RX,将数字引脚1用于TX;或USB连接(用于与PC通信,例如加载程序)。
  • 中断:引脚2和3可用于“外部”中断,并映射到INT0和INT1。所有20个引脚(14x数字+ 6x模拟)都可用于“引脚转换”中断。

数字/模拟引脚和读/写功能的简要概述:
pinMode(0-13|A0-A5, INPUT|OUTPUT):将引脚设置为INPUT或OUTPUT。数字引脚的编号从0到13。模拟引脚的编号从A0到A5。
digitalRead(0-13|A0-A5),digitalWrite(0-13|A0-A5, HIGH|LOW):适用于所有数字和模拟引脚。
analogWrite(3|5|6|9|10|11, dutyCycle):仅适用于PWM数字引脚,其中dutyCycle=[0,255],0表示低,255表示高。
analogRead(A0-A5):从模拟输入引脚读取0-5V范围为[0,1023]的10位输入。

Arduino IDE环境搭建

下载

Arduino主页下载Arduino IDE ,选择与你的操作平台(例如Windows或Mac OS X)匹配的版本,然后下载安装版本或者免安装zip文件包。
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安装

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电脑连接上ArduinoArduino大师练成手册 -- 初识Arduino和开发环境搭建

设备管理器中显示对应的COM端口,表示安装成功。
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