(RB-13K021)愛上Arduino互動入門套件

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)

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

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

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。

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。

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。

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

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

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

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。

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(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。

紅外熱釋電傳感器人體檢測實(shí)驗(yàn)實(shí)物連接圖

紅外熱釋電傳感器人體檢測實(shí)驗(yàn)面包板插接圖

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。

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。