MCU_02：Arduino Uno快速入门

00 一些概念

• CH340 驱动 。用于USB转串口的CH340芯片支持的平台驱动齐全，支持 Windows/Linux/Android/MacOS/WinCE 等操作系统。（通常副厂的Auduino UNO使用CH340芯片，电脑里可能没有这个驱动）

01 说明

02 点灯

• setup(): 这个函数是开始的时候运行一次
• loop():这个函数是执行函数，会不断循环工作
• pinMode(pin，mode): 将数字10口指定为输入或输出
• digitalwrite(pin，value): 将数字10口输出高电平或低电平
• delay(ms):暂停执行多少毫秒
• 在英文输入状态时，; 分号是作为结束符用
• 在英文输入状态时，//是用作单行注释

// C++ code
//
void setup()
{
  pinMode(2, OUTPUT); //将2号引脚设置为输出模式
}

void loop()
{
  digitalWrite(2, HIGH);//2号引脚输出高电位
  delay(1000); // 等待一秒。在循环中，防止运行卡死，可delay(1);
  digitalWrite(2, LOW);//2号引脚输出低电位
  delay(1000); 
}

03 HelloWorld

• Serial：串口通信，即两个设备之间通过串口连接，通过串口发送数据，实现数据传输。
• 波特率：单片机或计算机在串口通信时的速率，即每秒发送或接收的字节数。一定要保持通信设备的波特率一直，不然无法通信
• Serial.begin(baudrate);：设置波特率baudrate，9600为默认值，115200为最大值。
• Serial.read()：读取串口数据并返回。
  • Serial.read() == ‘a’ 判断串口输入是否为a
• Serial.println();从串行端口输出字符串，并换行
• if(表达式){语句} if 表达式为真，执行语句

// C++ code
//
void setup()
{
	pinMode(11 , OUTPUT);//将11号引脚设置为输出模式
    Serial.begin(9600);//将波特率设置为9600
}

void loop()
{
  if(Serial.read() == 'c'){ //如果串行监视器读取到a
    digitalWrite(11, HIGH);
    delay(1000); // Wait for 1000 millisecond(s)
    digitalWrite(11, LOW);
    delay(1000); // Wait for 1000 millisecond(s)
    Serial.println("HelloWorld"); //在串行监视器输出HelloWorld
  }
  delay(1);
}

04 数字I/O口的外部电路（输入与输出）

• 0 ~ 13口是arduino数字I/O的输入和输出
• 0、1 一般作为串口通信使用，不接其他设备
• digitalRead() 读取引脚电平，返回高低 HIGH、LOW
• 输入端接法：利用电阻两端的电位差作为输入信号
• 输出端：单片机的负载能力有限，利用好限流电阻和隔离

// C++ code
//
void setup()
{
  Serial.begin(9600);//将波特率设置为9600
  pinMode(7, OUTPUT);//7号引脚设置为输出
  pinMode(2, INPUT);//2号引脚设置为输入
}

void loop()
{
  if(digitalRead(2) == HIGH){ //读取2号引脚电位并判断是否为高电位
  	digitalWrite(7 , HIGH); //7号引脚上的LED点亮
    Serial.println("2号引脚高电位");
  }
  else{
  	digitalWrite(7,LOW);
  }
  delay(1);
}

05 变量与按钮防抖

• 全局变量：整个程序都有效的变量
• 局部变量：会在其所属的函数或者循环结束后消亡
• if() 函数里面可以嵌套多层函数
• = 号，代表赋值
• == 号，代表比较

int x=0
int pin1=0;
int pin2=0;
void setup(){
    pinMode(2, INTPUT);
    pinMode(7, OUTPUT);
}

void loop(){
    pin1 = digitalRead(2);
    if(pin1==1 and pin2==0){
        delay(1);  //起到防抖作用
        x==0?x=1:x=0;
    }
    pin2 = pin1;
    delay(1);//起到防抖作用
    if(x==1){
        digitalWrite(7, HIGH);
    }else{
        digitalWrite(7, LOW);
    }
}

06 模拟输入与输出

• A0 ~ A5 是arduino模拟输入的引脚
• 3、5、6、9、10、11是arduino模拟输出的引脚
• arduino模拟输入时感应电位器的电压在05V之间，模拟输出时输出的电压在05V之间
• analogRead(pin)：读取模拟输入引脚pin的电位，返回0-1023
• analogWrite(pin,value)：将模拟值（PWM波）输出到引脚，PWM的信号频率约为490赫兹。value范围0-255，对应的电压0-5V
• map函数（看注释）

// C++ code
//
// 读取、写入都是芯片在进行的操作。
// 即“芯片读取引脚的数值、芯片向引脚设置（写入）数值。
int moni=0; //设置全局变量，记录模拟信号
int light=0;
void setup()
{
  Serial.begin(9600);//设置波特率
  pinMode(3, OUTPUT);
}

void loop()
{
  moni=analogRead(0);//读取模拟信号 A0脚的值
  Serial.println(moni);
  delay(30);
  light=map(moni,0,1023,0,255); 
  /**
  模拟输入返回的是0到1023的值，即moni的范围
  模拟输出的函数analogWrite(pin,value)的参数value范围（0,255）
  因此使用map()函数来对等转换。
  map(value，fromeLow，fromHigh，toLow，toHigh)
  
  */
  analogWrite(3,light);
  delay(1);
}

07 呼吸灯

• for(初始表达式；条件表达式；递增表达式){ 循环体; }

// C++ code
//
int y = 0;
int x = 0;
void setup() {
  pinMode(3, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  y = analogRead(0);
  x = map(y, 0, 1023, 1, 20);
  for (int i = 0; i <= 255; i++) {
    analogWrite(3, i);
    Serial.println(x);
    delay(x);
  }
  for (int i = 255; i >= 0; i--) {
    analogWrite(3, i);
    delay(x);
  }
}

08 子函数（自定义函数）

• void method(参数){函数体}
• void 代表函数不返回任何值
• method表示函数名
• 参数：函数的输入参数，可以有多个，用逗号隔开

// C++ code
//
int y = 0;
int x = 0;
void huxideng(int m, int n) {
  analogWrite(3, m);
  delay(n);
}
void setup() {
  pinMode(3, OUTPUT);
}
void loop() {
  y = analogRead(0);
  x = map(y, 0, 1023, 0, 9);

  for (int i = 0; i < 255; i++) {
    huxideng(i, x);
  }
  for (int i = 255; i > 0; i--) {
    huxideng(i, x);
  }
}

09 自定义PWM信号

• PWM：Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制。即占空比控制，即控制输出的信号的宽度。
• Arduino UNO板数字信号侧有 ~符号，表示这些引脚可以输出PWM信号。即3、5、6、9、10、11脚
• 此例使用2号引脚“模拟”PWM。
• delayMicroseconds()，暂停微妙，，即百万分之一秒
• unsigned long 代表无符号长整型，即无符号的64位整数
• millis()，返回晶片从开始运行到目前所经过的毫秒数 ms。该参数溢出大概需要50天

//
/*
void setup() {
  pinMode(2, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  unsigned long t1 = 0;
  unsigned long t2 = 0;
  t1 = millis();
  // 先遍历一个较大的数A，得到遍历所使用的时间t2，最后A/t2 得到该芯片的近似频率
  // 27117Hz
  // delayMicroseconds 控制高低电平持续时间
  for (unsigned long i = 0; i < 27117; i++) {
    digitalWrite(2, HIGH);
    delayMicroseconds(1);
    digitalWrite(2, LOW);
    delayMicroseconds(1);
  }
  t2 = millis() - t1;
  Serial.println(t2);
  while (1) {
    delay(1);
  }
}
*-------------------------------------------------**/

void PWM(int m) {
  digitalWrite(2, HIGH);
  delayMicroseconds(m);
  digitalWrite(2, LOW);
  delayMicroseconds(1023 - m);
}

void setup() {
  pinMode(2, OUTPUT);
}

void loop() {
  PWM(analogRead(0));
}

10 光控灯

• 模拟量与数字量。光敏电阻反馈的是模拟量，按钮开关反馈的是数字量

int y = 0;
void setup() {
  pinMode(12, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  y = analogRead(0);
  Serial.println(y);
  if (y > 100) {
    digitalWrite(12, 1);
  } else {
    digitalWrite(12, 0);
  }
  delay(1);
}

11 舵机（调用库文件）

• 舵机是可以控制的电机，即伺服电机“青春版”。通电时不可手动转动。
• 在上传代码时，需先断开舵机连接
• attach(pin)：将引脚连接到舵机，pin为舵机引脚（仅9、10口）
• detach()：断开舵机引脚连接。该接口可继续被用作PWM接口
• attached()：判断舵机引脚是否连接
• write(angle)：将舵机转到指定角度，角度为0-180，0为舵机中线，正负为舵机正负转
• read()：读取舵机当前的角度，返回值为0-180，0为舵机中线，正负为舵机正负转
• 循环中需考虑舵机转动时间

#include <Servo.h>

Servo duoji;
void setup() {
  duoji.attach(9);
}
void loop() {
  for (int i = 0; i <= 180; i++) {
    duoji.write(i);
    delay(10);
  }
  delay(1000);

  for (int i = 180; i >= 0; i--) {
    duoji.write(i);
    delay(10);
  }
  delay(1000);
}

12 舵机自定义输出引脚

• 使用PWM方式控制舵机，实现类似调用库的效果

int pin = 2;
int jiaodu;
int PWM;
int dwp;
void duoji(int pin, int jiaodu) {
  PWM = (jiaodu * 11) + 500;  //将角度转换为500-2480的脉宽值
  digitalWrite(pin, HIGH);
  delayMicroseconds(PWM);
  digitalWrite(pin, LOW);
  delayMicroseconds(20000 - PWM);
}

void setup() {
  pinMode(pin, OUTPUT);
}
void loop() {
  dwp = map(analogRead(A0), 0, 1023, 0, 180); //电位器控制舵机角度
  duoji(pin, dwp);
  delay(10);
}

13 步进电机的接线与驱动

(Tinkercad无类似步进电机进行模拟)

int a1 = 2;
int b1 = 3;
int c1 = 4;
int d1 = 5;
int sudu = 5;

void setup() {
  pinMode(a1, OUTPUT);
  pinMode(b1, OUTPUT);
  pinMode(c1, OUTPUT);
  pinMode(d1, OUTPUT);
}
void loop() {
  pin_a1();
  delay(sudu);
  pin_b1();
  delay(sudu);
  pin_c1();
  delay(sudu);
  pin_d1();
  delay(sudu);
}
void pin_a1() {
  digitalWrite(a1, HIGH);
  digitalWrite(b1, LOW);
  digitalWrite(c1, LOW);
  digitalWrite(d1, LOW);
}
void pin_b1() {
  digitalWrite(a1, LOW);
  digitalWrite(b1, HIGH);
  digitalWrite(c1, LOW);
  digitalWrite(d1, LOW);
}
void pin_c1() {
  digitalWrite(a1, LOW);
  digitalWrite(b1, LOW);
  digitalWrite(c1, HIGH);
  digitalWrite(d1, LOW);
}
void pin_d1() {
  digitalWrite(a1, LOW);
  digitalWrite(b1, LOW);
  digitalWrite(c1, LOW);
  digitalWrite(d1, HIGH);
}

14 红外遥控

• 需先安装库文件。在IDE中搜索：IRremote。暂用2.0.1版本，最新4.4.1

#include <IRremote.h>

int hwx = 8;
int deng = 2;
IRrecv hongwai(hwx);

decode_results results;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  hongwai.enableIRIn();
}
void loop() {
  if (hongwai.decode(&results)) {
    Serial.println(results.value, HEX);
    if(results.value == 0x625EFF1){
      digitalWrite(deng , HIGH);
    }
    else if(results.value == 0xF10BBB13){
        digitalWrite(deng , LOW);
    }

    hongwai.resume();
  }
  delay(100);
}