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四川文化传媒职业学院航空系高瞻 Arduino开发平台 Arduino开发平台 Arduino开发平台介绍 1 什么是Arduino Arduino项目起源于意大利 该名字在意大利是男性用名 音译为 阿尔杜伊诺 意思为 强壮的朋友 Arduino的出现并不是偶然 Arduino最初是为一些非电子工程专业的学生设计的 设计者最初为了寻求一个廉价好用的微控制器开发板从而决定自己动手制作开发板 Arduino一经推出 因其开源 廉价 简单易懂的特性迅速受到了广大电子迷的喜爱和推崇 几乎任何人 即便不懂电脑编程 利用这个开发板也能用Arduino做出炫酷有趣的东西 比如对感测器探测做出一些回应 闪烁灯光 控制马达等 Arduino开发平台介绍 1 什么是Arduino Arduino应用 视频 Arduino开发平台介绍 Arduino是一块基于开放原始代码的Simplei o平台 并且具有开发语言和开发环境都很简单 易理解的特点 让您可以快速使用Arduino做出有趣的东西 它是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具 它由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台 和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成 Arduino开发平台介绍 Arduino是一个加载了微控制器的电路板 更是一个包含了硬件和软件的开发平台 将程序下载到主板 Arduino开发平台介绍 Arduino硬件是一块完整的电路板 包含一块微控制器IC 一组排母用于连接到其它电路 若干个稳压器IC用于给整个电路提供合适的电源 一个USB接口用于连接计算机 Arduino开发平台介绍 Arduino软件是一个编程的开发环境 这个软件包含一个文本编辑器 可以在文本编辑编辑器中编写并修改程序 软件还包含一个自动上传器 可以将编写完成的程序发送到Arduino开发板 Arduino开发平台介绍 Arduino开发板上需要关注的重点 1 核心微控制器 ArduinoUno使用的是AtmelAVRATmega328P微控制器 Arduino开发平台介绍 Arduino开发板上需要关注的重点 2 外部连接排母 与外部交互的接口 Uno一共有28个 分成三组 1 电源 2 模拟输入 3 数字输入 输出 Arduino开发平台介绍 Arduino开发板上需要关注的重点 3 USB接口 三个重要功能 1 程序上传 2 程序调试 Debug 3 临时供电 Arduino开发平台介绍 Arduino开发板上需要关注的重点 4 可用内存 1 Flash内存 用于写入和保存数据 ATmega328提供32KFlash内存 其中0 5K用于保存特殊程序Bootloader 2 静态RAM 运行时临时储存数据 大小为2K RAM中的数据掉电之后丢失 3 EEPROM 电可擦可编程只读存储器 用来保存程序的额外数据 如数学公式的值 或者Arduino读取到的传感器读数 掉电之后 它储存的数据不会丢失 Arduino开发平台介绍 Arduino开发板上需要关注的重点 5 Arduino工作速度 所有的微控制器 包括Arduino 都使用一个系统时钟产生的脉冲来进行工作 大部分Arduino的工作速度为16MHz 也就是说每秒能处理1600万条指令 Arduino开发平台 Arduino开发基础操作 2 1搭建开发环境 2 1 1交叉编译 就是在一个平台上生成另一个平台上可以执行的代码 开发人员在电脑上将程序写好 编译生成单片机执行的程序 就是一个交叉编译的过程 很多嵌入式系统需要从一台计算机上编程 将写好的程序下载到开发板中进行测试和实际运行 因此跨平台开发在嵌入式系统软件开发中很常见 因为单片机上不具备直接编程的环境 因此利用Arduino编程需要两台计算机 Arduino单片机和PC 2 1搭建开发环境 2 1 2在windows上安装IDE给Arduino编程需要用到IDE 集成开发环境 这是一款免费的软件 在这款软件上编程需要使用Arduino的语言 这是一种解释型语言 写好的程序被称为sketch 编译通过后就可以下载到开发板中 在Arduino的官方网站上可以下载这款官方设计的软件及源码 教程和文档 Arduino开发基础操作 Arduino开发基础操作 2 1搭建开发环境 2 1 2在windows上安装IDE 注意USB驱动 JavaFramework 查看端口 选择主板类型 Arduino开发基础操作 2 1搭建开发环境 2 1 2在windows上安装IDE Arduino开发基础操作 2 2常用的Arduino第三方软件介绍 2 2 1图形化编程软件ArduBlock Arduino开发基础操作 2 2常用的Arduino第三方软件介绍 2 2 2Arduino仿真软件Virtualbreadboard 21 可编辑 Arduino开发基础操作 2 2常用的Arduino第三方软件介绍 2 2 2Arduino仿真软件Virtualbreadboard Virtualbreadboard是一款专门的Arduino仿真软件 简称VBB 中文名为 虚拟面包板 这款软件主要通过单片机实现嵌入式软件的模拟和开发环境 它不但包括了所有Arduino的样例电路 可以实现对面包板电路的设计和布置 非常直观地显示出面包板电路 还可实现对程序的仿真调试 Arduino开发基础操作 2 2常用的Arduino第三方软件介绍 2 2 2Arduino仿真软件Virtualbreadboard VBB可以模拟Arduino连接各种电子模块 例如液晶屏 舵机 逻辑数字电路 各种传感器以及其他的输入 输出设备 这些部件都可以直接使用 也可以通过组合 设计出更复杂的电路和模块 使用VBB可以直观的了解电路设计 能够在设计出原型后快速实现 而且虚拟面板具有可视性和模拟交互效果 可以实时地在软件上看到LED LCD等可视模块的变化 同时可以确保安全 因为不是实物操作不会引起触电或者烧毁芯片等问题 Arduino开发基础操作 2 3第一个程序 2 3 1LED闪光灯 编写第一个程序控制开发板上的LED灯闪烁 修改参数调整闪烁时间 ArduinoIDE和blink Arduino开发基础操作 2 3第一个程序 2 3 1LED闪光灯程序解析 BlinkTurnsonanLEDonforonesecond thenoffforonesecond repeatedly 注释 并非程序的内容 Arduino开发基础操作 2 3第一个程序 2 3 1LED闪光灯程序解析 intLEDPin 13 declarevariable 声明变量 Arduino开发基础操作 2 3第一个程序 2 3 1LED闪光灯程序解析 thesetupfunctionrunsoncewhenyoupressresetorpowertheboardvoidsetup initializedigitalpin13asanoutput pinMode LEDPin OUTPUT 设置数字引脚13为输出 INPUT和OUTPUT是ArduinoIDE已经预先定义好的变量 Arduino开发基础操作 2 3第一个程序 2 3 1LED闪光灯程序解析 theloopfunctionrunsoverandoveragainforevervoidloop digitalWrite LEDPin HIGH settheledondelay 1000 waitforaseconddigitalWrite LEDPin LOW settheledoffdelay 1000 waitforasecond digitalWrite是内建函数 改变数字引脚输出状态是ON还是OFF 它需要两个参数 Delay是内建的延迟函数 Arduino开发平台介绍 2 3 3函数库和程序架构介绍 Arduino程序的架构大体可分为3个部分 1 声明变量及接口的名称 2 setup 在Arduino程序运行时首先要调用setup 函数 用于初始化变量 设置针脚的输出 输入类型 配置串口 引入类库文件等等 每次Arduino上电或重启后 setup 函数只运行一次 3 loop 在setup 函数中初始化和定义变量 然后执行loop 函数 顾名思义 该函数在程序运行过程中不断地循环 根据反馈 相应地改变执行情况 通过该函数动态控制Arduino主控板 Arduino开发平台 Arduino开发实例 3用Arduino控制一个舵机 3 1舵机基本工作原理 舵机是一种位置伺服的驱动器 主要是由外壳 电路板 无核心马达 齿轮与位置检测器所构成 其工作原理是由单片机发出信号给舵机 与舵机内部的基准信号比较 获得电压差输出 驱动无核心马达开始转动 透过减速齿轮将动力传至摆臂 同时由位置检测器送回信号 判断是否已经到达定位 此过程中电机通过级联减速齿轮带动电位器旋转 使得电压差为0 电机停止转动 舵适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统 Arduino开发实例 Arduino开发板上需要关注的重点 1 核心微控制器 ArduinoUno使用的是AtmelAVRATmega328P微控制器 Arduino开发实例 3 1舵机有很多规格 但所有的舵机都有外接三根线 分别用棕 红 橙三种颜色进行区分 由于舵机品牌不同 颜色也会有所差异 棕色为接地线 红色为电源正极线 橙色为信号线 Arduino开发实例 3 1舵机的转动的角度是通过调节PWM 脉冲宽度调制 信号的占空比来实现的 由于舵机牌子不同 对于同一信号 不同牌子的舵机旋转的角度也会有所不同 Arduino开发实例 Arduino开发实例 这是Sketch源码 includeServoduoji voidsetup duoji attach 9 Arduino开发实例 voidloop duoji write 90 delay 2000 duoji write 180 delay 2000 duoji write 0 delay 2000 Arduino开发实例 Sketch分析 这个Sketch精悍 它的工作原理如下 include Sketch第一行指向Arduino的一个库文件 Servo库文件提供了专门用于操作舵机的指令集 库文件可以极大的简化编程任务 Arduino开发实例 Sketch分析 这个Sketch精悍 它的工作原理如下 Servoduoji 使用Servo类创建一个对象duoji 编程语言中 类是指一个封装了数据的封包 包含了对这个数据进行处理的各种机制 举例 Arduino开发实例 Sketch分析 这个Sketch精悍 它的工作原理如下 vo