第1章-Arduino简介.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,ARDUINO,简介,目录,1.1 Arduino,简介,1.2 Arduino Uno,简介,一,.,什么是,Arduino,Arduino,的产生是为了满足创意创新的需求！,Arduino,是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的,Arduino,板）和软件（,Arduino IDE),。它适用于,爱好者、艺术家、设计师,和对于“互动”有兴趣的朋友们。,Arduino,能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、电动机和其他的装置来反馈、影响环境。,二,.,为什么,使用,Arduino,做开发,用,Arduino,制作作品或者进行产品开发的优势是很明显的。,跨平台,Arduino IDE,可以在,Windows,、,Macintosh OSX,、,Linux,三大主流操作系统上运行，而其他的大多数控制器只能在,Windows,上开发。,简单清晰的开发,Arduino IDE,基于,processing IDE,开发。对于初学者来说，极易掌握，同时有着足够的灵活性。,Arduino,语言基于,wiring,语言开发，是对,AVR GCC,库的二次封装，不需要太多的单片机基础、编程基础，简单学习后，你也可以快速的进行开发。,三,.Arduino,的优势,Arduino,不仅仅是全球最流行的开源硬件，也是一个优秀的硬件开发平台，更是硬件开发的趋势。,Arduino,简单的开发方式使得开发者更关注创意与实现，更快的完成自己的项目开发，大大节约了学习的成本，缩短了开发的周期,。,因为,Arduino,的种种优势，越来越多的专业硬件开发者已经或开始使用,Arduino,来开发他们的项目、产品；越来越多的软件开发者使用,Arduino,进入硬件、物联网等开发领域；大学里，自动化、软件，甚至艺术专业，也纷纷开展了,Arduino,相关课程。,2.Arduino,的,历史,这个最经典的开源硬件项目，诞生于意大利的一间设计学校。,Arduino,的核心开发团队成员包括：,Massimo Banzi,，,David Cuartielles,，,Tom Igoe,，,Gianluca Martino,，,David Mellis,和,Nicholas Zambetti,。,四,.Arduino,的历史,据说,Massimo Banzi,的学生们经常抱怨找不到便宜好用的微控制器，,2005,年冬天，,Massimo Banzi,跟朋友,David Cuartielles,讨论了这个问题，,David Cuartielles,是一个西班牙籍晶片工程师，当时在这所学校做访问学者。两人决定设计自己的电路板，并引入了,Banzi,的学生,David Mellis,为电路板设计编程语言。两天以后，,David Mellis,就写出了程式码。又过了三天，电路板就完工了。这块电路板被命名为,Arduino,。几乎任何人，即使不懂电脑编程，也能用,Arduino,做出很酷的东西，比如对感测器作出回应，闪烁灯光，还能控制马达。,四,.,Arduino,的历史,意大利北部一个如诗如画的小镇,Ivrea,，横跨过蓝绿色,Dora Baltea,河，它最著名的事迹是关于一位受压迫的国王。公元,1002,年，国王,Arduin,成为国家的统治者，不幸的是两年后即被德国亨利二世国王给废掉了。今日，在这位无法成为新国王的出生地，,cobblestone,街上有家叫,di Re Arduino,的酒吧纪念了这位国王。,Massimo Banzi,经常光临这家酒吧，而他将这个电子产品计划命名为,Aruino,以纪念这个地方。,四,.ArduinO,的历史,随后,Banzi,，,Cuartielles,，和,Mellis,把设计图放到了网上。保持设计的开放源码理念，因为版权法可以监管开源软体，却很难用在硬体上，他们决定采用,Creative Commons,许可。,Creative Commons,（,CC,）是为保护开放版权行为而出现的类似,GPL,的一种许可（,license,）。在,Creative Commons,许可下，任何人都被允许生产电路板的复制品，还能重新设计，甚至销售原设计的复制品。你不需要付版税，甚至不用取得,Arduino,团队的许可。,唯一,被保留的只有,Arduino,这个名字。它被注册成了商标。如果有人想用这个名字卖电路板，那他们可能必须付一点商标费用给,Arduino,的核心开发团队成员。,五,.Arduino,的优点,1.,跨,平台,Arduino IDE,可以在,Windows,、,Macintosh OSX,、,Linux,三大主流操作系统上运行，而其他的大多数控制器只能在,Windows,上开发。,2.,简单,清晰的开发,Arduino IDE,基于,processing IDE,开发。对于初学者来说，极易掌握，同时有着足够的灵活性。,Arduino,语言基于,wiring,语言开发，是对,AVR GCC,库的二次封装，不需要太多的单片机基础、编程基础，简单学习后，你也可以快速的进行开发。,五,.Arduino,的优点,3.,开放性,Arduino,的硬件原理图、电路图、,IDE,软件及核心库文件都是开源的，在开源协议范围内里可以任意修改原始设计及相应代码。,4.,社区,与第三方支持,Arduino,有着众多的开发者和用户，你可以找到他们提供的众多开源的示例代码、硬件设计。例如，可以在,G,、,Arduino.cc,、,O,等网站找到,Arduino,第三方硬件、外设、类库等支持，更快更简单的扩展你的,Arduino,项目。,五,.Arduino,的优点,5.,硬件,开发的趋势,Arduino,不仅仅是全球最流行的开源硬件，也是一个优秀的硬件开发平台，更是硬件开发的趋势。,Arduino,简单的开发方式使得开发者更关注创意与实现，更快的完成自己的项目开发，大大节约了学习的成本，缩短了开发的周期。,六,.Arduino,系列控制器,特色,1.,开放源代码的电路图设计，程序开发接口免费下载，也可依需求自己修改；,2.,可以采用,USB,接口供电，也可以外部供电，双向选择；,3.Arduino,支持,ISP,在线烧写,，可以,通过,USB,更新程序；,4.,可依据官方提供的,Eagel,格式,PCB,和,SCH,电路图，简化,Arduino,模组，完成独立运作的微处理控制。可简单地与传感器，各式各样的电子元件连接（红外线、超音波、热敏电阻、光敏电阻、伺服舵机,等）；,5.,支持多种互动程序，如：,Flash,、,Max/Msp,、,VVVV,、,C,、,Processing,等,；,6.,应用方面，利用,Arduino,，突破以往只能使用鼠标、键盘，,CCD,等输入的装置的互动内容，可以更简单地达成单人或多人游戏互动。,七,.Arduino,作品,首,款完整机器人,平台,Arduino,宣布向机器人领域进发，发布了名为,Arduino Robot,的首款完整机器人。,这,款机器人尺寸为,178 x 102mm,，将两个圆形,Arduino,板叠一起。上部的,Arduino,板名为“,Control Board”,，主要读取主板传感器的各种数据并且内置处理器进行相应的计算处理。,在,机器人身上装备了一些常见的传感器设备，比如数字罗盘，红外感应器，彩色液晶屏，扬声器，地面传感器，可活动的,LED,指示灯等等。这款机器人还能进行各种编程，能够通过,USB,连接到电脑上连接。机器人通过四节可充电,AA,镍氢电池提供能量。,Will OBrien,最近利用自己手头的老,iPhone,和一个,Arduino,（可开发电路板）自行研制了一个通过,iPhone,短信发动汽车的组合，短信也能发动汽车，听起来是不是很神奇？,基于,Arduino,的智能家居方案,将你需要互相控制灯光的每个房间，换上智能开关，配对后就能通过无线在一个房间对另一个房间的灯光进行控制和监视。简答的说，就是你只需要更换掉你卧室和厕所里的普通照明开关，就可以在卧室里看到厕所的灯是否关闭了，能通过卧室的面板来关闭厕所的灯光。,用,Arduino UNO,去显示图像,全彩,RGB,LED,阵列屏,Arduino,驱动板,Colorduino,“,tilt radio”,倾斜收音机是以色列设计师,luka or,的作品，他利用,Arduino,来研究交互设计中的极简主义。设计师将收音机和使用者体验等元素全都剥离，仅留下必要部分,收音机的,AM/FM,调幅,/,调频系统，设计师甚至把物理上的调节按钮也去掉了。使用者通过将收音机左右倾斜来实现波段和频道调节，省去了传统的调频按钮。在用户体验方面，收音机倾斜的位置还反映了使用者的收听频率和习惯。,Arduino Moisture Sensor,土壤湿度,传器,自动,浇花,这款阿迪达斯帆布胶底运动鞋内置有,Arduino,控制板，板上连接,有陀螺仪、,加速度传感器,、压力传感器、,喇叭和蓝牙等，它判断穿戴者的活动与行走路径，时不时的用英国男人忠告式的腔调说一些鼓励的话或不耐烦的话。当你坐着不动，它会说：“超级无聊。”而当你运动跳跃时，它会说：“我喜欢鞋带上有风的感觉”。你也可以设置鞋子的个性，这样它也会说脏话。,会说话的运动鞋，还有什么不能？,利用,Arduino,玩出来的各种各样发烧级玩具,基于,Arduino,编程 捷克学生发明智能,照明灯,一名捷克学生通过,Arduino,编程,，设计了这台能够自动寻找黑暗角落并将其照亮的机器人灯。这款灯采用了,S,型仿生外观设计，由底部的轮子、配重块、主体程序和头部聚光灯组成。设计者还赋予了它“生命”,当它发现黑暗或者光线不足的角落，就会停下来在原地做出前后俯仰的动作，如同在兴奋地炫耀它的劳动成果。,用,Arduino,在彩色显示屏上显示,Google,天气信息,看到街边停车场的自动栏杆随轿车的进出自动升降，于是前去观察，一上一下的，蛮有意思，想想，是否可以做个原型产品娱乐下，所以我就制作了这个,Arduino,与,LEGO,结合下的自动栏杆。,这个作品的工作过程是：当红外传感器（图中黄色圆柱状器件）检测到小车到达栏杆前方，栏杆自动升起打开，并保持打开状态一小会，小车通过栏杆处后，栏杆会放下关闭。,Arduino,与,LEGO,结合下的自动,栏杆,推荐,网站,http,:/,www.A Duemilanove,这是一款基本的,Arduino,产品，控制器采用,Atmega168,或,Atmega328,，支持直流电源供电和,USB,口供电，如图所示。后续很多产品都是这款产品的基础上发展而来的。,八,.Arduino,的种类,2.,Arduino Nano,Arduino,Nano,在设计中去掉了直流电源接口，采用,Mini-B,标准的,USB,接口来连接电脑，除了外观变了，其他接口及功能保持不变，控制器同样采用,Atmega168,或,Atmega328,，是一款缩小版的,Arduino Duemilanove,，如图所示。,八,.Arduino,的种类,3.Arduino mini,考虑到存在一些空间要求十分严格的使用者，,Arduino mini,在设计中甚至去掉了,USB,接口和复位开关，这样能够减小,Arduino,的尺寸。唯一的问题是连接电脑或烧写程序时需要一个,USB,或,RS232,转换成,TTL,，,Arduino,官方也有相应的适配座,Mini USB Adapter,。,八,.Arduino,的种类,4.Arduino BT,Arduino BT,本身包含了一个,Bluegiga WT11,蓝牙模块，支持蓝牙无线串行通信，但不支持蓝牙音频设备。若没有,USB,接口，连接电脑或烧写程序可以通过蓝牙适配器与,Arduino BT,连接实现无线程序下载与控制。,八,.Arduino,的种类,5.LilyPad Arduino,这是一款真正有艺术气质的产品，面向的主要使用者是从事服装设计之类工作的设计师，他可以使用导电线和或普通线缝在衣服或不料上，,LilyPad Arduino,每个引脚上的小东大到足够缝纫针可以轻松穿过，如图。如果用导电线缝纫的话，即可以起到固定作用，又可以起到传导作用。比起普通的,Arduino,板，,LilyPad Arduino,相对比较脆弱，比较容易损坏，但是他的基本功能都保留了下来，除了一点，它没有,USB,接口，所以,LilyPad Arduino,连接电脑或烧写程序时需要一个,USB,或,RS232,转换成,TTL,的适配座。,八,.Arduino,的种类,6.Arduino pro,和,Arduino pro MINI,设计,Arduino Pro,的目的是为了那些便利性和低成本的高级用户。为了降低成本，它省去了,USB,接口、直流电源接口和引脚排针，连接电脑或烧写程序时需要一个,USB,或,RS232,转换成,TTL,的适配座。,Arduino Pro,更像是一个大号的,Arduino mini,，如图。需要注意的是，,Arduino Pro,有,3.3V/8MHz,和,5V/16MHz,两个版本，使用的时候要留意。另外,Arduino Pro,同样有一个,Arduino Pro Mini,的版本。,八,.Arduino,的种类,八,.Arduino,的种类,7.Arduino fio,Arduino Fio,的工作电压是,3.3V,，控制器的工作频率是,8MHz,采用,Mini-B,标准的,USB,接口，提供一个锂聚合物电池接口，底部预留一个,Xbee,模块插座，,Xbee,模块可使,Arduino,方便的应用于无线网络。,八,.Arduino,的种类,8.,Arduino Uno,Arduino Uno,是最新的,Arduino,产品系列，如图所示，它与之前的,Arduino,板最大的区别在于它不是使用,FTDI USB-to-serial,串行驱动器芯片，而是采用,Atmega8U2,芯片进行,USB,到串行数据转换。目前,Arduino Uno,已成为,Arduino,的主推产品。,八,.Arduino,的种类,9.Arduino mega2560,Arduino Mega2560,的控制器采用,ATMega2560,，他的资源要比之前的,Arduino,产品丰富很多，用于满足需使用较多资源进行产品设计与开发的用户需求，同时,Arduino Mega2560,也兼容之前基于,Ardino Duemilanove,1.2 Arduino Uno,简介,Arduino Uno,开发板,以,ATmega328 MCU,控制器为基础,.14,路数字输入,/,输出引脚,(,其中,6,路可用于,PWM,输出,),、,6,路模拟输入、一个,16MHz,晶体震荡器、一个,USB,接口、一个电源插座、一个,ICSP,接头和一个复位按钮。它采用,Atmega16U2,芯片进行,USB,到串行数据的转换。,Uno PCB,的最大长度和宽度分别为,2.7,和,2.1,英寸，,USB,连接器和电源插座超出了以前的尺寸。,4,个螺丝孔让电路板能够附着在表面或外壳上。,1.2 Arduino Uno,简介,1.ATmega328,具有,32 KB,闪存（其中,0.5 KB,被启动加载器占用）。它还具有,2KB SRAM,和,1KB EEPROM,（可以利用,EEPROM,库读取和写入）。,2.Arduino Uno,可通过,USB,连接或者外部电源供电。外部（非,USB,）电源可以是,AC-DC,适配器，也可以是电池。通过将,2.1mm,中心正极插头插入电路板的电源插座即可连接适配器。电池的引线可插入电源连接器的,Gnd,和,Vin,排针。电路板可由,620V,外部电源供电。然而，如果电源电压低于,7V,，那么,5V,引脚可能会提供低于,5V,的电压，电路板也许会不稳定。如果电源电压超过,12V,，稳压器可能会过热，从而损坏电路板。电压范围建议为,712V,。电源引脚如下：,1.2 Arduino Uno,简介,VIN.,使用外部电源时,Arduino,板的输入电压（与通过,USB,连接或其它稳压电源提供的,5V,电压相对）。可以通过该引脚提供电压，或者如果通过电源插座提供电压，则可通过该引脚使用它。,5V.,该引脚通过电路板上的稳压器输出,5V,电压。电路板可由,DC,电源插座（,7-12V,）、,USB,连接器（,5V,）或电路板的,VIN,引脚（,7-12V,）供电。通过,5V,或,3.3V,引脚供电会旁路稳压器，从而损坏电路板。我们不建议如此。,3V3.,板载稳压器产生的,3.3V,电源。最大电流消耗为,50 mA,。,1.2 Arduino Uno,简介,GND.,接地引脚。,IOREF.Arduino,板上的该引脚提供微控制器的工作电压参考。配置得当的盾板可以读取,IOREF,引脚电压，选择合适的电源或者启动输出上的电压转换器以便在,5V,或,3.3V,电压下运行。,1.2 Arduino Uno,简介,1.2 Arduino Uno,简介,利用,pinMode(),、,digitalWrite(),和,digitalRead(),功能，,Uno,上的,14,个数字引脚都可用作输入或输出。它们的工作电压为,5V,。每个引脚都可以提供或接受最高,40 mA,的电流，都有,1,个,20-50 k,的内部上拉电阻器（默认情况下断开）。此外，某些引脚还具有特殊功能：,串口：,0,（,RX,）和,1,（,TX,）。用于接收（,RX,）和发送（,TX,）,TTL,串口数据。这些引脚与,ATmega8U2 USB,转,TTL,串口芯片的相应引脚相连。,1.2 Arduino Uno,简介,3.,外部中断：,2,和,3,。这些引脚可以配置成在低值、上升或下降沿或者数值变化时触发中断。详情请参照,attachInterrupt(),功能。,4.PWM,：,3,、,5,、,6,、,9,、,10,和,11,。为,8,位,PWM,输出提供,analogWrite(),功能。,5.SPI,：,10,（,SS,）、,11,（,MOSI,）、,12,（,MISO,）、,13,（,SCK,）。这些引脚支持利用,SPI,库进行,SPI,通信。,1.2 Arduino Uno,简介,5.LED,：,13,。有,1,个内置式,LED,连至数字引脚,13,。在引脚为高值时，,LED,打开；引脚为低值时，,LED,关闭。,Uno,有,6,个模拟输入，编号为,A0,至,A5,，每个模拟输入都提供,10,位的分辨率（即,1024,个不同的数值）。默认情况下，它们的电压为,05V,，虽然可以利用,AREF,引脚和,analogReference(),功能改变其范围的上限值。此外，某些引脚还具有特殊功能：,6.TWI,：,A4,或,SDA,引脚和,A5,或,SCL,引脚。支持通过线库实现,TWI,通信。电路板上还有另外,2,个引脚：,1.2 Arduino Uno,简介,7.AREF.,模拟输入的参考电压。与,analogReference(),一起使用。,8.Reset.,降低线路值以复位微控制器。通常用于为盾板添加复位按钮。,