“(RB-13K021)愛上Arduino互動入門套件”的版本間的差異

2015年6月12日 (五) 16:59的版本

產(chǎn)品概述

愛上Arduino互動入門套件是哈爾濱奧松機(jī)器人科技有限公司專門為Arduino愛好者精心打造的一款入門學(xué)習(xí)套件，此套件完全按照《愛上Arduino》（Arduino創(chuàng)始人所著《Getting Started with Arduino》中文譯著）一書內(nèi)容配置，除了書中涉及到的基本元件外，還增加了擴(kuò)展講解部分中的直流電機(jī)、風(fēng)扇、干簧管、磁鋼、傾角傳感器、紅外熱釋電傳感器等。即使你沒有學(xué)過電子電路相關(guān)知識，也可以按照中文教材書籍講解一步步完成每個實驗操作，在整個實驗的過程中，你只需在面包板上通過跳線插拔連接元件，無須使用電烙鐵焊接，避免了初學(xué)者焊接元件浪費原料不環(huán)保的習(xí)慣。

Arduino 基本技術(shù)參數(shù)

1.微控制器核心： AVRmega168-20PU/328-20PU（處理速度可達(dá) 20MIPS）
2.工作電壓： +5V
3.外部輸入電壓：＋ 7V～＋ 12V
4.外部輸入電壓（極值）： +6V≤Vin≤＋ 20V
5.數(shù)字信號 I/O 接口 0～13：共 14 個，其中 6 個 PWM 輸出接口（ Pin11、 Pin10、 Pin9、 Pin6、 Pin5、 Pin3）
6.模擬信號輸入接口 0～5：共 6 個
7.DC I/O 接口電流： 40 mA
8.Flash 容量： 16 KB /32KB(其他 2K 用于 bootloader)
9.SRAM 靜態(tài)存儲容量： 1KB
10. EEPROM 存儲容量： 512 bytes
11.時鐘頻率： 16MHz、支持 USB 接口協(xié)議
12.支持 USB 供電與外部供電
13.支持 ISP 下載功能
14.支持插針

Arduino 下載軟件及開發(fā)環(huán)境

1、軟件下載
官方軟件下載地址： http://arduino.cc/en/Main/Software
2、軟件及硬件驅(qū)動安裝
軟件是綠色版本，軟件解壓縮后即可使用

現(xiàn)將 Arduino 上的方頭 USB 連接好之后， 另外一端的 USB 連接好計算機(jī)任意一個USB 接口

接下來就會出現(xiàn) F232R USB UART 的驅(qū)動程序安裝畫面

按照安裝提示選擇從列表或指定位置安裝，點擊下一步

點擊瀏覽，找到 Arduino 軟件所在位置的 drivers 文件夾，再次點擊下一步，就可以進(jìn)行安裝驅(qū)動程序了，顯示完成即硬件驅(qū)動安裝完成。 3.Arduino 編譯下載軟件使用說明
打開軟件只需執(zhí)行 arduino.exe 執(zhí)行文件，就可以看到如下程序編譯窗口

在輸入程序前需要先選擇板號和 COM 口， COM 口號可以在我的電腦右鍵管理里設(shè)備管理器里看到，實例中 COM 口為 COM13

板號的選擇就需要您根據(jù)您自己 Arduino 的型號選擇，實例中使用的為 Arduino mega168/mega328，需選擇 Arduino Diecimila， Duemilanove， or Nano w/ATmega 168， 若硬件為 Arduino Mega 328，需要選擇 Arduino Duemilanove or Nano w/ATmega 328； 若硬件為 Arduino Mega 1280 即需選擇 Arduino Mega

基本設(shè)置完畢就可以編寫程序了

Arduino 基本語言概述

Arduino 使用起來要比其他微處理器更易懂，與 Basic Stamp 有些相似， Arduino 的 編程語言更為簡單和人性化， Arduino 編程語言基于 C 語言，但其實用性要遠(yuǎn)高于 C 語言，主要由于它將一些常用語句組合函數(shù)化，例如：延時函數(shù) delay(1000)即為一秒
1、 Arduino 程序基本架構(gòu)
一個 Arduino 程序分為兩部分；Void setup()在這個函數(shù)里放置初始化 Arduino 的程序， 使主循環(huán)程序在開始之前設(shè)置好相關(guān)參數(shù)
2、 Arduino 常用編程語言
（ 1） pinMode(pin， mode)——將一個引腳配置成輸入或者輸出
（ 2） digitalWrite(pin， value)——打開一個數(shù)值引腳將其賦值高電平或者低電平，此引腳必須是前面定義過的輸入或者輸出模式，否則 digitalWrite 不生效
（ 3） digitalRead（ pin）——讀取一個輸入狀態(tài)的引腳值。當(dāng)引腳處于高電平狀態(tài)時返回 HIGH，否則返回 LOW
（ 4） analogWrite(pin， value)——改變該引腳的 PWM 輸出數(shù)值，引腳可以是 3、 5、6、 9、 10、 11。 PWM 值的改變范圍是 0～255，對應(yīng)的電壓輸出值是 0～5V
（ 5） analogRead(pin)——讀取模擬輸入引腳的值，并將其表示為 0～1023 之間的數(shù)值，對應(yīng) 0～5V 的電壓值
（ 6） delay(ms)——延遲一定毫秒的時間
（ 7） Serial.begin(speed)——為與 Arduino 串口通信做準(zhǔn)備，我們可以通過 Arduino的上位機(jī)軟件檢測返回值，這里設(shè)置通信的波特率， 我們通常使用 9600，我們也可以使用其他的通信波特率，但是最大值是 115200
（ 8） Serial.read()——讀取一個字節(jié)的串行數(shù)據(jù)
（ 9） Serial.print(data， encoding)——將數(shù)據(jù)通過串口傳回， encoding 指明數(shù)據(jù)傳回類型，默認(rèn)為純文本格式
（ 10） Serial.println(data， encoding)——與 Serial.print(data)相同，只是在傳回數(shù)據(jù)的末尾多加一個換行符（ \r\n）。換行符的意義就等于你在 輸入一些文字后敲入的回車鍵

PWM 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速

你知道什么是直流電機(jī)嗎？定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為直流電機(jī)，它是能實現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。當(dāng)它作電動機(jī)運行時是直流電動 機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；作發(fā)電機(jī)運行時是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運行時靜止不動的部分 稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機(jī)座、 主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動 勢，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。

PWM 基本原理

PWM 是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率， 從而改變負(fù)載兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。 PWM 可應(yīng)用在許多方面， 如電機(jī)調(diào)速、 溫度控制、 壓力控制等。在 PWM 驅(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，接一個固定的頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓 的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。實驗用到的主要設(shè)備有： Arduino 控制器、 USB 下載線、直流電機(jī)、扇葉、 IRF520、1N4007、按鍵、電阻、大面包板和跳線。

PWM 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實驗實物連接圖

PWM 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實驗面包板插接圖

PWM 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實驗原理圖
按上圖所示的原理圖搭接好電路，然后將下面的例子程序下載到 Arduino 控制器中

當(dāng)我們按下啟動按鍵時電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，電機(jī)轉(zhuǎn)動速度很慢，當(dāng)我們多次按動按鍵時電機(jī)轉(zhuǎn)動速度逐漸加快，最終電機(jī)轉(zhuǎn)動速度達(dá)到最大。然后我們按下減速按鍵，多 次按下減速按鍵電機(jī)轉(zhuǎn)速會逐漸減慢，最終電機(jī)停止轉(zhuǎn)動

紅外熱釋電傳感器人體檢測報警

紅外熱釋電傳感器響應(yīng)空間內(nèi)紅外線的變化，它們只響應(yīng)變化，因此只有當(dāng)人體移動時才能告訴我們房間內(nèi)有人，并且在移動。那些用于防竊報警的傳感器通常提供 一些可作為開關(guān)連接到數(shù)字輸入電路的端子。這些傳感器特別易于安裝，這是超過光電開關(guān)的顯著優(yōu)點。它們通常具有更寬廣，可通過改變透鏡來調(diào)整的靈敏度區(qū)域，這 些透鏡通常是隨設(shè)備一起提供的。這些設(shè)備中通常有一個用來縮短延遲時間的電位計，但是同樣，我們不能將延遲時間縮短到 0，最短時間取決于所購買的傳感器

紅外熱釋電傳感器的結(jié)構(gòu)及原理：

紅外熱釋電傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料， 如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2mm×1mm 的探測元件。在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測 元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng) 管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若 干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大 70分貝以上，這樣就可以測出 10～20 米范圍內(nèi)人的行動。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時，人體發(fā) 出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。

紅外熱釋電傳感器工作原理圖
人體輻射的紅外線中心波長為 9～10um， 而探測元件的波長靈敏度在 0.2～20um 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通 過光的波長范圍為 7～10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。

被動式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點：

優(yōu)點：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小、隱蔽性好、價格低廉。
缺點：①容易受各種熱源、光源干擾；被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。②環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降， 有時造成短時失靈。
抗干擾性能：① 防小動物干擾：探測器安裝在推薦地使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上地小動物，一般不產(chǎn)生報警。②抗電磁干擾：探測器的抗電磁波干擾性能符合 GB10408 中 4.6.1 要求，一般手機(jī)電磁干擾不會引起誤報。③抗燈光干擾：探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受 3 米外 H4 鹵素?zé)敉高^玻璃照射，不產(chǎn)生報警。 紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運動方向關(guān)系很大。紅外線熱釋電傳感器對于徑向移動反應(yīng)最不敏感,而對于橫切方向 (即與半徑垂直的方向)移動則最為敏感。 在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。

規(guī)格參數(shù)：

1.探測角度 120 度；
2.探測距離 7 米；
3.TTL 開關(guān)信號輸出,有信號輸出高電平（3.3V 左右）， 無信號輸出低電平（0.4V 左右）；
4.觸發(fā)時間可調(diào)；
5.常用于做防盜器等設(shè)備；
6.模塊已強(qiáng)制設(shè)置為可重復(fù)觸發(fā)工作方式；
7.引腳定義： （-）電源地， （OUT）信號輸出，(+)電源正。
實驗用的主要設(shè)備： Arduino 控制器、 USB 下載線、紅外熱釋電傳感器、發(fā)光二極管、電阻、傳感器連接線、大面包板和跳線。

紅外熱釋電傳感器人體檢測實驗實物連接圖

紅外熱釋電傳感器人體檢測實驗面包板插接圖

紅外熱釋電傳感器人體檢測實驗原理圖
按上圖所示的原理圖搭接好電路，然后將下面的例子程序下載到 Arduino 控制器中。

當(dāng)紅外熱釋電傳感器檢測到有人經(jīng)過時， LED 燈會閃爍。 如果沒有人經(jīng)過時， LED燈會熄滅。

數(shù)字傳感器控制流水燈

干簧管可以作為傳感器用，用于計數(shù)， 限位等等。例如，有一種自行車公里計，就是在輪胎上粘上磁鐵，在一旁固定上干簧管構(gòu)成的。把干簧管裝在門上，可作為開 門時的報警用，也可作為開關(guān)使用。 實驗用到的主要設(shè)備有： Arduino 控制器、 USB 下載線、干簧管、傾角傳感器、發(fā)光二極管、電阻、傳感器連接線、大面包板和跳線。

干簧管控制流水燈實驗圖

干簧管控制流水燈實驗面包板插接圖

干簧管控制流水燈實驗原理圖

傾角控制流水燈實驗實物連接圖

傾角控制流水燈實驗面包板插接圖

傾角控制流水燈實驗原理圖
按上圖所示的原理圖搭接好電路，然后將下面的例子程序下載到 Arduino 控制器中。

當(dāng)磁鋼靠近干簧管時， LED 燈會循環(huán)交替閃爍。也可以將干簧管換成傾角傳感器，當(dāng)傾角傳感器有傾斜時， LED 燈會循環(huán)交替閃爍。

技術(shù)支持

RobotBase 為每一位客戶都提供了完善的售前與售后技術(shù)支持服務(wù)， 無論是您想購 買產(chǎn)品，對產(chǎn)品一無所知，還是在使用購買的產(chǎn)品中遇到問題，您都可以隨時聯(lián)系我 們技術(shù)工程師，我們會竭盡全力為您答疑解惑，盡快幫您解決問題，您可以通過以下 方式與我們?nèi)〉寐?lián)系：
官方網(wǎng)站： http://www.robotbase.cn/
技術(shù)支持郵箱： robotbase@yahoo.cn
博客留言： http://blog.sina.com.cn/robotbase
http://blog.sina.com.cn/arduino
旺旺號： robotbase