“(RB-13K021)愛上Arduino互動入門套件”的版本間的差異

2015年6月18日 (四) 14:26的版本

產品概述

愛上Arduino互動入門套件是哈爾濱奧松機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習套件，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）一書內容配置，除了書中涉及到的基本元件外，還增加了擴展講解部分中的直流電機、風扇、干簧管、磁鋼、傾角傳感器、紅外熱釋電傳感器等。即使你沒有學過電子電路相關知識，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，避免了初學者焊接元件浪費原料不環(huán)保的習慣。

Arduino 基本技術參數

1.微控制器核心： AVRmega328
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、軟件及硬件驅動安裝
軟件是綠色版本，軟件解壓縮后即可使用

現將 Arduino 上的方頭 USB 連接好之后， 另外一端的 USB 連接好計算機任意一個USB 接口

接下來就會出現 F232R USB UART 的驅動程序安裝畫面

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，就可以進行安裝驅動程序了，顯示完成即硬件驅動安裝完成。 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，但其實用性要遠高于 C 語言，主要由于它將一些常用語句組合函數化，例如：延時函數 delay(1000)即為一秒
1、 Arduino 程序基本架構
一個 Arduino 程序分為兩部分；Void setup()在這個函數里放置初始化 Arduino 的程序， 使主循環(huán)程序在開始之前設置好相關參數
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 輸出數值，引腳可以是 3、 5、6、 9、 10、 11。 PWM 值的改變范圍是 0～255，對應的電壓輸出值是 0～5V
（ 5） analogRead(pin)——讀取模擬輸入引腳的值，并將其表示為 0～1023 之間的數值，對應 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 串口通信做準備，我們可以通過 Arduino的上位機軟件檢測返回值，這里設置通信的波特率， 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)的串行數據
（ 9） Serial.print(data， encoding)——將數據通過串口傳回， encoding 指明數據傳回類型，默認為純文本格式
（ 10） Serial.println(data， encoding)——與 Serial.print(data)相同，只是在傳回數據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 控制電機轉速

你知道什么是直流電機嗎？定義輸出或輸入為直流電能的旋轉電機，稱為直流電機，它是能實現直流電能和機械能互相轉換的電機。當它作電動機運行時是直流電動 機，將電能轉換為機械能；作發(fā)電機運行時是直流發(fā)電機，將機械能轉換為電能。直流電機的結構應由定子和轉子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分 稱為定子，定子的主要作用是產生磁場，由機座、 主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動 勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。

PWM 基本原理

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

PWM 控制電機轉速實驗實物連接圖

PWM 控制電機轉速實驗面包板插接圖

PWM 控制電機轉速實驗原理圖
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

當我們按下啟動按鍵時電機開始轉動，電機轉動速度很慢，當我們多次按動按鍵時電機轉動速度逐漸加快，最終電機轉動速度達到最大。然后我們按下減速按鍵，多 次按下減速按鍵電機轉速會逐漸減慢，最終電機停止轉動

紅外熱釋電傳感器人體檢測報警

紅外熱釋電傳感器響應空間內紅外線的變化，它們只響應變化，因此只有當人體移動時才能告訴我們房間內有人，并且在移動。那些用于防竊報警的傳感器通常提供 一些可作為開關連接到數字輸入電路的端子。這些傳感器特別易于安裝，這是超過光電開關的顯著優(yōu)點。它們通常具有更寬廣，可通過改變透鏡來調整的靈敏度區(qū)域，這 些透鏡通常是隨設備一起提供的。這些設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構及原理：

紅外熱釋電傳感器主要是由一種高熱電系數的材料， 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，以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經裝在探頭內的場效應 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 米范圍內人的行動。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產生一個交替變化的“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)”進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。

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 范圍內幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設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，對探測范圍內地面上地小動物，一般不產生報警。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，受 3 米外 H4 鹵素燈透過玻璃照射，不產生報警。 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系很大。紅外線熱釋電傳感器對于徑向移動反應最不敏感,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：

1.探測角度 120 度；
2.探測距離 7 米；
3.TTL 開關信號輸出,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；
5.常用于做防盜器等設備；
6.模塊已強制設置為可重復觸發(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。

當紅外熱釋電傳感器檢測到有人經過時， LED 燈會閃爍。 如果沒有人經過時， LED燈會熄滅。

數字傳感器控制流水燈

干簧管可以作為傳感器用，用于計數， 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，也可作為開關使用。 實驗用到的主要設備有： 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，當傾角傳感器有傾斜時， LED 燈會循環(huán)交替閃爍。

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