关于Arduino的历史、定位、功能等等的介绍，维基百科已有很详细的阐述，建议初学者都去看看，能对Arduino有更深入了解。本文基于Getting Started With Arduino（建议初学者购买），重点连载从零开始学习Arduino的基础编程知识和详细程序实现，只针对刚拿到Arduino但基本无编程经验的同学，高手请绕行。
NO.1：点亮你的第一个LED灯
打开Arduino IDE，新建Sketch，参考以下代码，重点请看注释部分：
#define LED 13 //定义D13为LED正极口，将LED灯连接到板子上D12引脚
void setup() //此函数代码只会在程序刚开始时执行一次
{
pinMode(LED, OUTPUT); //定义LED也就是D13引脚模式为输出
}
void loop() //此程序在会Arduino通电后反复执行
{
digitalWrite(LED, HIGH); //输出13引脚信号为HIGH即高电平，开
delay(1000); //持续1S
digitalWrite(LED, LOW); //输出13引脚信号为LOW即低电平，关
delay(1000); //持续1S
}
将此代码上传至Arduino并连接好LED灯，你就可以看到LED在闪烁。
NO.2 添加开关来控制LED（GND端串联10K欧姆电阻，+5V）
#define LED 13 //定义LED引脚为D13
#define BUTTON 7 //定义开关BUTTON引脚为D7
int val = 0; //变量val，并赋值0，用来存储按钮状态
void setup()
{
pinMode(LED, OUTPUT); //LED引脚设置为输出模式
pinMode(BUTTON, INPUT); //BUTTON引脚设置为输入模式
}
void loop()
{
val = digitalRead(BUTTON); //读取BUTTON数值
if (val == HIGH)//当val为HIGH的情况下
{
digitalWrite(LED,HIGH); //点亮LED
}else{
digitalWrite(LED, LOW); //关闭LED
}
}
上传看看效果。
NO.3：打开按钮后LED常亮
#define LED 13 //定义LED引脚为D13
#define BUTTON 7 //定义开关BUTTON引脚为D7
int val = 0; //变量val，并赋值0，用来存储按钮状态
int state = 0; //变量state，定义0表示关闭，1表示打开
void setup()
{
pinMode(LED, OUTPUT); //LED引脚设置为输出模式
pinMode(BUTTON, INPUT); //BUTTON引脚设置为输入模式
}
void loop()
{
val = digitalRead(BUTTON); //读取BUTTON数值
if (val == HIGH) //当val为HIGH的情况下
{
state = 1 - state;
}
if(state == 1)
{
digitalWrite(LED, HIGH); //打开LED
}else{
digitalWrite(LED, LOW); //LED关闭状态
}
}
上传看效果，你会发现会出现当你按开关LED灯关闭的问题，原因是程序中使用变量state储存0或者1来记忆灯的状态，当按下按钮时，state已被赋值为1，所以当Arduino再去读取开关状态时，当开关状态为HIGH，此时state被再次赋值为0，为关闭状态。
这其实是程序设计缺陷，如果来解决？继续往下：
#define LED 13 //定义LED引脚为D13
#define BUTTON 7 //定义开关BUTTON引脚为D7
int val = 0; //变量val，并赋值0，用来存储按钮状态
int old_val = 0; //存储变量val的上一个值
int state = 0; //变量state，定义0表示关闭，1表示打开
void setup()
{
pinMode(LED, OUTPUT); //LED引脚设置为输出模式
pinMode(BUTTON, INPUT); //BUTTON引脚设置为输入模式
}
void loop()
{
val = digitalRead(BUTTON); //读取BUTTON数值
if ((val == HIGH) &&(old_val == LOW)) //当val为HIGH并且old_val为LOW的情况下
{
state = 1 - state;
}
old_val = val; //val此时已经是旧的了，让数值赋给old_var
if(state == 1)
{
digitalWrite(LED, HIGH); //打开LED
}else{
digitalWrite(LED, LOW); //LED关闭状态
}
}
写到此时，我已完全被LED灯闪瞎了眼。程序依然没有正常工作！现在的问题是由于按钮的机械构造造成的，按钮由两片金属的接触实现电路的导通，在现实中，金属之间的接触并不是完全密合，尤其是金属尚未到底的瞬间和按钮弹回的时候，会产生杂波。
当杂波出现的时候，Arduino会接受到一连串开关交错的信号。要克服这个杂波，有几种不通方式，对上边的简单程序来讲，只需要在程序中加入10~50毫秒的延迟指令就可以改善。参考以下代码：
#define LED 13 //定义LED引脚为D13
#define BUTTON 7 //定义开关BUTTON引脚为D7
int val = 0; //变量val，并赋值0，用来存储按钮状态
int old_val = 0; //存储变量val的上一个值
int state = 0; //变量state，定义0表示关闭，1表示打开
void setup()
{
pinMode(LED, OUTPUT); //LED引脚设置为输出模式
pinMode(BUTTON, INPUT); //BUTTON引脚设置为输入模式
}
void loop()
{
val = digitalRead(BUTTON); //读取BUTTON数值
if ((val == HIGH) &&(old_val == LOW)) //当val为HIGH并且old_val为LOW的情况下
{
state = 1 - state;
delay(50);
}
old_val = val; //val此时已经是旧的了，让数值赋给old_var
if(state == 1)
{
digitalWrite(LED, HIGH); //打开LED
}else{
digitalWrite(LED, LOW); //LED关闭状态
}
}
NO.4：使用PWM的方式来控制LED灯亮度
PWM被成为脉冲宽度调制，如果我们改变延迟函数的数值，直到你看不出LED灯亮和灭的时间间隔为止，你会发现LED灯亮度只有原来的50%，如果继续改变时间间隔，你会发现灯的亮度只有原来的25%。这就是PWM。
Arduino电路板上使用的处理器可以在处理其他事情的同时点亮3各LED使其闪烁，这部分PWM输出接口为D9、D10、D11，这3个输出接口可以由analogWrite()函数控制。analogwrite()指令中PWM参数的可设范围为0~255，255代表最亮，0代表最暗，如果你使用analogwrite(9, 128)则代表D9引脚接的LED灯亮度为50%。
逐渐改变亮度的LED灯（使用LED等串联一个470~1K欧姆的电阻，并接到D9引脚，负极接GND）：
#define LED 9 //定义LED为D9引脚
int i = 0; //定义变量i，用来从上到下计数
void setup()
{
pinMode(LED,OUTPUT); //LED为输出
}
void loop()
{
for(i = 0; i < 255 ; i++){ //循环255次，从小到大
analogWrite(LED, i); //PWM参数，亮度从小到大
delay(10); //延迟10毫秒，因为anaWrite()参数执行瞬间完成
}
for(i = 255; i > 0; i--){ //循环255次，从大到小
analogWrite(LED, i); //PWM参数，两大从大到小
delay(10); //延迟10毫秒
}
}
上传看看，是不是很神奇？
NO.5：按下松下按钮开关LED，长按开关调节LED灯亮度（NO.2+NO.4两个小电路积木结合）
#define LED 9 // 定义LED为D9引脚
#define BUTTON 7 //定义按钮为D7引脚
int val = 0; //变量val存储按钮数值状态
int old_val = 0; //存储val的上一个数值
int state = 0; //0为关闭LED，1为打开LED
int brightness = 128; //存储亮度值
unsigned long startTime = 0; //存储按下按钮的开始时间
void setup() {
pinMode(LED, OUTPUT); //LED引脚为输出
pinMode(BUTTON, INPUT); //BUTTON引脚为输入
}
void loop() {
val = digitalRead(BUTTON); //读取按钮数值并存储到val变量
if ((val == HIGH) && (old_val == LOW)) {
state = 1 - state;
startTime = millis(); // millis()是Arduino的时钟，存储最后一次按下按钮的时间，单位毫秒
delay(10);
}
if ((val == HIGH) && (old_val == HIGH)) {
if (state == 1 && (millis() - startTime) > 500) { //如果按钮被按了超过500毫秒
brightness++; // 亮度值递增
delay(10);
if (brightness > 255) { //如果亮度值超出255
brightness = 0; //重置亮度为0
}
}
}
old_val = val; //执行了一次之后，val已变成旧值，存储到old_val
if (state == 1) {
analogWrite(LED, brightness); //以当前亮度值打开LED
}else{
analogWrite(LED, 0); //关闭LED
}
}
是不是很酷？当然，你可以尝试把开关换成其他敏感元件，如光敏电阻、热敏电阻等其他传感器，来制作更有趣的场景。
以上我们进行的都是基于数字I/O引脚的试验，接下来开始尝试模拟I/O引脚（模拟引脚默认为输入状态）。模拟输入引脚analog in不仅可以读出是否有电压输入（数字引脚只能读出有或无），还能读出电压值的大小。我们使用analogRead()函数来读取输入电压值，该参数的返回值范围为0~1023，分别对应0~5V间的电压。如，在模拟口输入2.5V电压，analogRead()返回的值为512。以下开始模拟口的尝试：
NO.6：根据模拟输入值大小来设定LED闪烁频率
硬件环境需要先使用光敏电阻串联10K欧姆电阻，串联电阻一端接GND，一端接5V引脚，同时，在10K欧姆电阻的并联方向引出A0引脚接口。LED灯正极接D13，负极串联1K欧姆电阻接GND。
#define LED 13 //定义D13引脚为LED
int val = 0; //变量val，存储模拟口读取的数值
void setup(){
pinMode(LED,OUTPUT); //LED为输出
}
void loop(){
val = analogRead(0); //读取A0并赋值给val
digitalWrite(LED,HIGH); //点亮LED
delay(val); //延迟时间为val的数值
digitalWrite(LED,LOW); //关闭LED
delay(val); //延迟时间为val的数值
}
一闪一闪亮晶晶！
NO.7：根据模拟输入值来调整LED灯亮度
#define LED 9 //定义D9引脚为LED，D9为PWM引脚
int val = 0; //变量val，存储模拟口读取的数值
void setup(){
pinMode(LED,OUTPUT); //LED为输出
}
void loop(){
val = analogRead(0); //读取A0并赋值给val
analogWrite(LED, val/4); //PWM输出最大值为255
delay(10); //延迟10毫秒
}
有了上边的编程基础，你可以变换出任意的积木式组合、扩展性场景。
接下来看下Arduino的串口通信，通过串口通信，我们可以让Arduino和计算机或其他控制机之间互相通信，让Arduino把数据传回计算机，并能接收来自计算机的指令。要实现这一功能，可以在Arduino程序中通过Serail()函数，此函数包含了串口通信所需的所有程序代码。
NO.8：从计算机串口读取Arduino模拟传感器输入数据
硬件环境依照NO.7的光敏电阻电路，程序如下：
#define SERSOR 0 //定义传感器输入口为A0
int val = 0; //变量val来存储读取的数值
void setup(){
Serial.begin(9600); //打开串口并设置通信波特率为9600
}
void loop(){
val = analogRead(0); //从A0读取传感器反馈值并赋值给val
Serial.println(val); //串口监视窗口显示传感器的反馈值
delay(100); //每100毫秒发送一次数据
}
上传至Arduino，在Arduino工具菜单的串口监视窗口打开看看，你所看到的值可以通过0~5V换算成电压，根据各传感器的Datasheet，可以得出你想要的现实环境中的某项数值。
最新评论