MCU_03：Arduino Uno 实训

Arduino IDE 中有一些示例代码可以作为学习参考

【《别再找了！这是有史以来最棒的Arduino教程系列》感谢佑來老师的奉献无私！】

01 点灯

相关设备：ArduinoUno开发板、数据线（D口）、电脑
void setup(){}表示初始化函数，
void loop(){}表示循环函数，
setup()函数只会在程序开始运行时执行一次，
loop()函数会一直循环执行。

void setup(){
  pinMode(13, OUTPUT);  //设置13号针脚为输出模式
}
void loop(){
  digitalWrite(13, HIGH);  //13号针脚输出高电平（就是通电）
  delay(1000);
  digitalWrite(13, LOW); //13号针脚输出低电平（就是断电）
  delay(1000);
}
//TRY： 通过变更delay的时间，可以调节闪烁的速度

02 点灯 加强版

相关设备：面包板、电阻、杜邦线（两头针）、红绿LED灯
开发板上有数字的针脚，都是正极。GND针脚是负极。
LED灯是电阻很小的元器件，需要串联一个电阻。否则过大的电流会烧坏LED灯（或烧坏开发板）。

void setup(){
  pinMode(12, OUTPUT);  
  pinMode(11, OUTPUT);  
}
void loop(){
  digitalWrite(12, HIGH);  
  digitalWrite(11, LOW);  
  delay(1000);
  digitalWrite(12, LOW); 
  digitalWrite(11, HIGH); 
  delay(1000);
}
//TRY： 改变delay的时间，可以调节闪烁的速度。同时添加多个LED灯串，按顺序控制多个LED灯。

03 按钮

相关设备：按钮
按钮不是通常的通断概念，应该用‘信号’的概念理解
若使用数字信号针脚读取变换，就在有信号（电压等）变换的地方接入读取（上拉、下拉的概念）
if(){}表示判断，==表示判断是否相等

int buttonState = 0;
void setup()
{
  pinMode(13, OUTPUT);
  pinMode(7, INPUT);
}
void loop()
{
  buttonState = digitalRead(7);
  if (buttonState == HIGH)
  {
    digitalWrite(13, HIGH);
  }
  else
  {
    digitalWrite(13, LOW);
  }
}

04 串口输出

/* */、//表示注释，注释的内容不会被编译，不会被执行。
println()与print()的区别是，println()会换行，print()不会换行。

#include <Arduino.h>
/*
这是注释，可以写任意文字
*/
// 这也是注释

int pushButton = 7;  // 按钮使用7号引脚
int buttonState = 0; // 按钮状态
int beforeState = 0; // 上一次状态
void setup()
{
  Serial.begin(9600);  //开启与电脑的通信，波特率9600
  pinMode(pushButton, INPUT);
}
void loop()
{
  buttonState = digitalRead(pushButton);
  if (buttonState == 1 && beforeState == 0)  //判断，实现按一下执行一次（防抖）
  {
    Serial.print("Hi~~");
    Serial.println(buttonState);
  }
  if(buttonState!=beforeState){ //防抖用  Debounce
    delay(50);
  }
  beforeState = buttonState;

  delay(1);
}
// TRY： 尝试给按钮计数，并打印出来

05 按钮防抖

按钮在按下时，可能会出现“弹跳”，即不是理想状态下的信号变为5v，而是会在5v与0v之间弹跳几下。最后才稳定到5v。
防抖即在按下时就记录，之后一段时间内不在相应（设置delay）。如上例

06 模拟信号输入

相关设备：potentiometer（电位器），最小0 ， 最大1023。

int sensor = A0;    // 设定sensor变量指向A0引脚
int sensorRead = 0; // 声明sensor 读到的值为0
int newData=0; // 新数据
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
  sensorRead = analogRead(sensor); // 读取sensor脚的 analog 值（模拟信号值）
  newData=map(sensorRead,0,1023,0,255);  //映射数值：0-1023 -> 0-255
  Serial.println(newData);
  analogWrite(3,newData); //需要找有~（波浪线）的引脚（PWM引脚）
  delay(500);
}

07 舵机

相关设备：舵机。舵机可以转动指定的角度。
舵机信号线必须接到PWM引脚

#include <Servo.h>
/*
  电位器控制舵机角度
*/
Servo myServo;  // 给定一个舵机对象
int sensor = 0; // 电位器的值
int angle = 0;  // 舵机角度
void setup()
{
  myServo.attach(9); // 9号引脚控制此舵机
}
void loop()
{
  sensor = analogRead(A0); // 读取电位器的值
  angle = map(sensor, 0, 1023, 0, 180);
  myServo.write(angle);       // 转动到制定角度(0~180)
  delay(15);
}

08、09 74HC595 芯片

相关设备：74HC595。

• 74HC595是一个8位串行输入、并行输出的位移缓存器
• 此芯片可以帮助你高效率地扩充引脚。
• 芯片缺角半圆表示引脚计数起始处。

• Q0~Q7为输出引脚，DS“数据输入引脚”，OE“接地”，STCP“时钟引脚”（大平台），SHCP“时钟引脚”（活塞），MR“复位引脚”。
• 工作逻辑（形象比喻）：活塞将8个数据依次“推”进低电平的“大平台”，“大平台”再将数据输出到每一个Q引脚。

#include <Arduino.h>
/*
  通过数组存储LED灯的亮暗状态，通过for循环依次写入，实现LED灯的亮灭切换
  相当于将3个引脚，控制了8个LED灯的亮灭
*/
int big = 2;    // 大平台定义为2号引脚 （ST）
int push = 3;   // 活塞定义为3号引脚（SH)
int datain = 4; // 数据输入引脚4（DS）
int dataInput[8] = {1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1}; // 8个LED灯的亮暗状态

void setup()
{
  pinMode(big, OUTPUT);
  pinMode(push, OUTPUT);
  pinMode(datain, INPUT);
}
void loop()
{
  digitalWrite(big, LOW); // 先放下大平台
  for (int i = 0; i < 8; i++)
  {
    digitalWrite(push, LOW);            // 拉回活塞
    digitalWrite(datain, dataInput[i]); // 写入数据 （即串行输入）
    digitalWrite(push, HIGH);           // 推活塞
  }
  digitalWrite(big, HIGH); // 抬起大平台 （即并行输出）
}

10 步进电机

相关设备：步进电机、ULN2003芯片。

	舵机	步进电机
转动	转到指定角度	转指定角度
线数	3条	4-6条

步进电机原理：步进电机的转动，是通过控制4个引脚的电平状态实现的。即4个引脚轮流接地、断开电平，使得其对应线圈产生磁场后转动转子。

ULN2003芯片原理:1-7引脚高电平，则对面的对应引脚（16-10）输出低电平。8号引脚为接地。

#include <Arduino.h>
/*
  通过控制步进电机的四个引脚，控制步进电机的转动
  若电机抽搐，可能是电机引脚连接不正确、顺序不对，或者delay时间太短
*/

int apin = 8;       // 电机橙色线
int bpin = 9;       // 电机黄色线
int cpin = 10;      // 电机粉色线
int dpin = 11;      // 电机蓝色线
int delaytime = 10; // 转动时间间距
void setup()
{
  pinMode(apin, OUTPUT);
  pinMode(bpin, OUTPUT);
  pinMode(cpin, OUTPUT);
  pinMode(dpin, OUTPUT);
}
void loop()
{
  digitalWrite(apin, HIGH); // 橙色线GND
  delay(delaytime);
  digitalWrite(apin, LOW); // 断开橙色线

  digitalWrite(bpin, HIGH);
  delay(delaytime);
  digitalWrite(bpin, LOW);

  digitalWrite(cpin, HIGH);
  delay(delaytime);
  digitalWrite(cpin, LOW);

  digitalWrite(dpin, HIGH);
  delay(delaytime);
  digitalWrite(dpin, LOW);
}

11 8x8 点阵LED面板

相关设备：8x8 LED面板。
点亮点阵的某个点，即使得对应行高电平（5v）、列低电平（GND）。
让点阵列输入高电平，则该列“断路”

#include <Arduino.h>
/*
  点亮点阵灯
  tip:0、1引脚在上传时需先拔出来，否则可能会引起上传错误
  TODO: 此处直接使用开发板的引脚。开发板引脚不足不能完全控制，可使用7474HC595来扩充引脚
 */

int line[6] = {0, 1, 2, 3, 4, 5};    // 行的6个引脚
int col[6] = {8, 9, 10, 11, 12, 13}; // 列的6个引脚
int appear[6][6] = {                 // 想要呈现的亮点
    {0, 0, 0, 0, 0, 0},
    {0, 0, 0, 0, 0, 0},
    {0, 0, 1, 1, 0, 0},
    {0, 0, 1, 1, 0, 0},
    {0, 0, 0, 0, 0, 0},
    {0, 0, 0, 0, 0, 0}};
void setup()
{
  for (int i = 0; i < 6; i++)
  {
    pinMode(line[i], OUTPUT);
    pinMode(col[i], OUTPUT);
    digitalWrite(line[i], LOW);
    digitalWrite(col[i], HIGH); //接高电位即“无任何效果的断路？”
  }
}
void loop()
{
  for (int i = 0; i < 6; i++)
  {
    for (int j = 0; j < 6; j++)
    {
      if (appear[j][i] == 1)
      {
        digitalWrite(line[i], HIGH);
        digitalWrite(col[j], LOW);
        delay(1);
        digitalWrite(line[i], LOW);
        digitalWrite(col[j], HIGH);
      }
    }
  }
}

12、13 WiFi 连接

可能是最常用的WiFi模块。也可独立作为微控制器使用。

相关设备：WiFi模块 ESP8266
将板子连接电脑后，在Arduino IDE中，选择NodeMCU (ESP-12E Module)

/*
  ESP8266 可以看作是Arduino Uno的升级WiFi版*
  先点灯，使用LED_BUILTIN 引脚确定板子连接成功
  数字与引脚对照表：
  数字 13=D7 16=D0；15=D8；14=D5；12=D6；4=D2；3=D9； 2=D4；1=D10；0=D3；

  示例代码参考ArduinoIDE中的示例代码
  基本逻辑：
  1、根据SSID、密码，连接WiFi。
  2、连接成功后，打印ESP8266的IP地址，并通过电脑、手机浏览器访问ESP8266的IP地址，即可看到网页
  3、http://ip/gpio/1 可控制相关引脚的高低电平
 */

14 红外遥控

相关设备：Arduino Nano、红外遥控器、红外接收器。（任何的家用遥控器都可以拿来用）
基本逻辑：遥控器发送信号，接收器接收信号，Arduino Nano通过引脚控制引脚的高低电平。
红外接收器的引脚：信号线、GDN、5V

#include <Arduino.h>
#include <IRremote.h>
/*
 * 对接发射器时，先获取发射器的每个按键对应的信号值，再根据信号值进行功能逻辑编码
 */

int RECV_PIN = 11;

IRrecv irrecv(RECV_PIN); // 创建红外实例，并设置引脚

decode_results results; // 接收到的红外信号

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("IR Receiver");
  irrecv.enableIRIn(); // 启用红外线接收
  Serial.println("IR Receiver Ready");
  pinMode(7, OUTPUT);
}
void loop()
{
  if (irrecv.decode(&results))
  {
    Serial.println(results.value, HEX); // 输出接收到的信号值
    if (results.value == 0xFF6299) // 对应按键
    {
      digitalWrite(7, !digitalRead(7)); //取反
    }

    irrecv.resume(); // 恢复接收
  }
  delay(100);
}

15 ATtiny85

最小化的arduino 。可将arduino UNO程序烧录到ATtiny85，实现一些简单的功能。
三色LED，最长的引脚为GND，其余为RGB。