(RB-13K021)愛上Arduino互動入門套件

來自ALSROBOT WiKi
2015年9月15日 (二) 17:24Arduino77討論 | 貢獻(xiàn)的版本

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目錄

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(shí)驗(yàn)操作,在整個實(shí)驗(yàn)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(fèi)原料不環(huán)保的習(xí)慣。此套件完全考慮初學(xué)者學(xué)習(xí)興趣,按照書中內(nèi)容精心編排,每個實(shí)驗(yàn)均配有電路原理圖、元件插接圖和實(shí)物連接圖,實(shí)驗(yàn)詳細(xì)說明和具有功能注釋的例子程序,由易到難,循序漸進(jìn),打好學(xué)習(xí)基礎(chǔ),啟發(fā)創(chuàng)新思維,領(lǐng)悟開源創(chuàng)意文化,這款套件是帶你進(jìn)入互動新媒體領(lǐng)域和電子世界的必備之選。

Carduino UNO 技術(shù)參數(shù)

  1. 微處理器:ATmega328
  2. Flash 內(nèi)存:32 KB (ATmega328 其中0.5 KB 用于引導(dǎo)程序)
  3. 工作電壓:5V
  4. 輸入電壓:接上USB 時無須外部供電或外部7V~12V DC 輸入
  5. 輸出電壓:5V DC 輸出和3.3V DC 輸出和外部電源輸入
  6. 時鐘頻率:16 MHz
  7. 輸入電壓:7-12V(推薦)
  8. 輸入電壓:6-20V(限制)
  9. 支持USB 接口協(xié)議及供電(不需外接電源)
  10. 支持ISP 下載功能
  11. 數(shù)字I/O 端口:14(6 個PWM 輸出口)
  12. 模擬輸入端口:6
  13. 直流電流:40mA(I/O 端口)
  14. 直流電流:50mA(3.3V 端口)
  15. EEPROM:1 KB (ATmega328)
  16. SRAM:2 KB (ATmega328)
  17. 尺寸:75x55x15mm

Arduino編譯環(huán)境下載

當(dāng)前最新版Arduino 1.6.5 下載地址: http://www.arduino.cc/en/Main/Software

Arduino點(diǎn)亮LED實(shí)驗(yàn)

點(diǎn)亮13號引腳的LED燈,持續(xù)一秒,然后滅掉,再持續(xù)一秒,一直循環(huán)。
在這第一個實(shí)驗(yàn)中,我們假設(shè)讀者使用控制器的型號是Arduino UNO,并獲取了Arduino開發(fā)環(huán)境,而且已經(jīng)安裝了USB驅(qū)動。

連接Arduino控制板和電腦

將USB線一端插在Arduino控制板上,一端插在電腦的USB接口上。(獨(dú)立工作時Arduino控制板可以選擇從USB供電, 也可以選擇由電源適配器供電)

設(shè)置Arduino開發(fā)環(huán)境語言

打開Arduino主程序后,軟件會自動識別系統(tǒng)的語言,然后設(shè)置開發(fā)環(huán)境為系統(tǒng)語言,如果需要設(shè)置為其他語言同樣可以,只要打開:File > Preferences,找到Editor language項(xiàng),將其設(shè)為需要的語言(例如:簡體中文),然后關(guān)閉Arduino主程序并重新打開,開發(fā)環(huán)境界面就會變成中文。

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打開LED blink例程


打開軟件選擇文件 - 示例 - 01.Basics - Blink

blink


設(shè)置板卡型號

Arduino包括多種版本的主控器,其中比較常見的是Uno、Leonardo以及Mega系列的控制器。在軟件上點(diǎn)擊工具然后在“板”一項(xiàng)下選擇相應(yīng)的型號,這時你需要根據(jù)自己的主控硬件的固件類型來選擇板卡。(樣例中選用的是以Uno為bootloader的控制器)
工具 - 板 - Arduino Uno

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設(shè)置串口

工具 > 串口 > xx,這里的xx應(yīng)選擇在你的電腦設(shè)備管理器中看到的一致。

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下載程序

如圖,點(diǎn)擊驗(yàn)證,程序只進(jìn)行了驗(yàn)證,而沒有下載到控制器中,下載需要再點(diǎn)擊上傳鍵;若直接點(diǎn)擊上傳鍵,將程序會先進(jìn)行驗(yàn)證然后直接下載程序到你的Arduino控制板上。

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程序效果

程序運(yùn)行的效果就是:Adruino Uno板載的13號引腳LED燈在閃爍。

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(shí)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(shí)驗(yàn)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。

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PWM 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)實(shí)物連接圖

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PWM 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)面包板插接圖

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PWM 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)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

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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(diǎn)。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。

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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。

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被動式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):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(diǎn):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(yùn)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(shí)驗(yàn)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。

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紅外熱釋電傳感器人體檢測實(shí)驗(yàn)實(shí)物連接圖

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紅外熱釋電傳感器人體檢測實(shí)驗(yàn)面包板插接圖

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紅外熱釋電傳感器人體檢測實(shí)驗(yàn)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。

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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(shí)驗(yàn)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。

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干簧管控制流水燈實(shí)驗(yàn)圖

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干簧管控制流水燈實(shí)驗(yàn)面包板插接圖

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干簧管控制流水燈實(shí)驗(yàn)原理圖

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傾角控制流水燈實(shí)驗(yàn)實(shí)物連接圖

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傾角控制流水燈實(shí)驗(yàn)面包板插接圖

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傾角控制流水燈實(shí)驗(yàn)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。

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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。

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