一、Arduino安裝與設置

1.1 Arduino簡介

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平台，由一個(ge) 歐洲開發團隊於(yu) 2005年冬季開發。
Arduino包括硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）。 Arduino IDE就是開發Arduino板必須要用到的配套IDE。
常用型號的Arduino板：
Arduino開發板有多種型號，以下是一些常用的：

• Arduino Uno：這是一個基礎級開發板，對於初學者來說非常友好。
• MEGA2560：這是功能更強大的開發板，有更多內存和連接端口，適合需要處理大量數據的項目。
• Arduino Micro：這是一種微型化的開發板，尺寸更小，適合需要小巧、便攜解決方案的項目。
• Leonardo：這款開發板集成了ATmega32u4控製器和USB接口，適用於需要無線通信的項目。
• Arduino Nano：該開發板更加緊湊，旨在為那些需要小型化解決方案的項目提供服務。
• GEMMA (吉瑪)：這是一種基本的開發板，對於初學者來說也是一個不錯的選擇。
• Arduino 101：這款開發板基於Intel Galileo，集成了Wi-Fi和藍牙功能，非常適合需要網絡連接的項目。
• Arduino Ethernet：這款開發板可以讓您的項目連接到局域網或互聯網。
• Arduino Yún：這款開發板基於ATmega32u4和ESP8266 Wi-Fi微控製器，具有內置以太網和SD卡支持，可以實現遠程控製和數據存儲。
• Arduino Due：這是一款高性能的開發板，適用於需要高速運算和大量存儲空間的項目。

Arduino結構：

1、引腳：與(yu) 控製器直接相連的針腳。
2、端口：數字輸入輸出端口、模擬輸入端口、電源端口等。其中，輸入輸出都是針對開發板來說的，向開發板發送信號那就是輸入，反之為(wei) 輸出。數字輸入輸出隻能0和1，端口0和端口1是用來傳(chuan) 輸數據用的。電源端口向外提供電壓，有5V和3.3V。
從(cong) 使用引腳到端口的轉變原因：
✨單片機從(cong) 使用引腳到端口的轉變主要是為(wei) 了解決(jue) 引腳衝(chong) 突和提高係統的可擴展性。在單片機的早期設計中，引腳是最基本的輸入輸出單位。但隨著應用需求的增加，特定的引腳可能會(hui) 被多個(ge) 外設或模塊同時使用，導致引腳衝(chong) 突。這種情況下，如果繼續使用單獨的引腳，可能需要頻繁地更改硬件連接或重新分配引腳，這不僅(jin) 增加了設計的複雜性，也可能影響係統的穩定性和可靠性。

✨ 為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題，單片機引入了端口的概念。端口是由多個(ge) 引腳組成的邏輯單元，它可以獨立地進行輸入輸出操作，而不需要關(guan) 心引腳的具體(ti) 配置和狀態。通過使用端口，設計者可以更加靈活地管理和控製各個(ge) 外設，避免引腳衝(chong) 突的問題。此外，端口還提供了更高級的輸入輸出功能，如中斷、DMA等，進一步提高了係統的響應速度和處理能力。

✨總的來說，從(cong) 引腳到端口的轉變是為(wei) 了提高單片機的可擴展性和穩定性，使其更好地滿足複雜應用的需求。

 
3、Arduino的程序存儲(chu) 空間最大為(wei) 多少?
Arduino的程序存儲(chu) 空間最大為(wei) 32256字節。這個(ge) 存儲(chu) 空間由兩(liang) 部分組成：靜態存儲(chu) 空間和動態存儲(chu) 空間。靜態存儲(chu) 空間主要用於(yu) 存放程序代碼和全局變量，其最大空間為(wei) 32256字節；動態存儲(chu) 空間主要用於(yu) 存放局部變量，其最大空間為(wei) 2048字節。

但需要注意的是，程序存儲(chu) 空間的大小也受到Arduino開發板型號的影響。例如，對於(yu) 某些Arduino Mega係列的開發板，其程序存儲(chu) 空間可以達到256KB。因此，在編寫(xie) Arduino程序時，需要根據具體(ti) 的開發板選擇合適的編程方式和優(you) 化策略，以確保程序能夠正常運行。
 

1.2 Arduino安裝

Arduino編程軟件的安裝，官網鏈接：
登錄官網後找到軟件安裝包
 
如果官網下載太慢可以登錄太極創客網址：，進行快速下載。
 
安裝過程：注意要全選，然後一路Nect即可等待安裝完成！
 

1.3 Arduino設置

首先，點擊文件首選項，對其進行參數設置。勾選“顯示行號”，一般第一次打開設置界麵，都未勾選。
 
其次，設置IDE中開發板的型號和端口，在連接上開發板後，在工具選項欄中選擇“開發板”型號以及“端口號”。

1.4 Arduino界麵

關(guan) 於(yu) 界麵說明：

1、打鉤的是“驗證”，實際作用就是編譯代碼成可執行程序；
2、向左的箭頭是上傳(chuan) ，實際作用就是將可執行程序燒錄到開發板上。
 

Arduino的程序入口在哪裏？

Arduino的程序入口是setup()和loop()兩(liang) 個(ge) 主要函數。當Arduino板啟動時，setup()函數會(hui) 被調用，它負責初始化變量、設定引腳模式以及啟用必要的庫等功能。這個(ge) 函數在Arduino板的每次上電和複位時隻會(hui) 運行一次。

而loop()函數則是Arduino的主循環，它在setup()函數執行完畢後開始執行，並會(hui) 不斷循環執行，以處理輸入、輸出和控製邏輯。

值得注意的是，雖然在許多編程環境中，程序的入口通常是名為(wei) main()的函數，但在Arduino開發中，並沒有直接使用這個(ge) 函數作為(wei) 程序入口。實際上，main()函數存在於(yu) Arduino核心庫中，並仍然作為(wei) 程序的入口。
 

二、Arduino項目實操

2.1 主要函數學習

Arduino編寫(xie) 程序的函數主要包括以下幾個(ge) ：

1. setup()：在程序開始時執行一次，通常用於初始化硬件和設置初始狀態。
2. loop()：在程序運行時不斷執行，通常用於處理輸入、輸出和控製邏輯。
3. pinMode()：設置引腳的模式，如輸入或輸出。
4. digitalRead()：讀取數字引腳的狀態，返回0或1。
5. digitalWrite()：向數字引腳寫入電平，可以是高電平（1）或低電平（0）。
6. analogRead()：讀取模擬引腳的值，範圍為0到1023。
7. analogWrite()：向模擬引腳寫入值，範圍為0到255。
8. delay()：暫停程序執行一段時間，單位為毫秒。
9. delayMicroseconds()：暫停程序執行一段時間，單位為微秒。
10. millis()：獲取程序從啟動到現在的毫秒數。
11. micros()：獲取程序從啟動到現在的微秒數。
12. map()：將一個數值從一個範圍映射到另一個範圍。
13. constrain()：將一個數值限製在一個範圍內。
14. Serial.begin()：初始化串行通信。
15. Serial.print()：向串行監視器發送數據。
16. Serial.println()：向串行監視器發送數據並換行。
17. Serial.read()：從串行監視器讀取一個字節的數據。
18. Serial.available()：檢查串行監視器是否有可用的數據。
19. Serial.write()：向串行監視器發送一個字節的數據。
20. Serial.flush()：清空串行監視器的緩衝區。

各個(ge) 函數具體(ti) 作用以及用法可以看太極的官網：

 

2.2 控製LED閃爍

麵包板的出現
麵包板，也被稱為(wei) 萬(wan) 用線路板或集成電路實驗板，是專(zhuan) 為(wei) 電子電路的無焊接實驗設計製造的工具。其名稱源於(yu) 板子上的眾(zhong) 多小插孔，這些插孔看起來很像麵包中的小孔。
麵包板在真空管電路的年代就已經開始出現，當時的元器件體(ti) 積較大，人們(men) 常常通過螺絲(si) 和釘子將它們(men) 固定在切麵包用的木板上進行連接，後來隨著元器件體(ti) 積的不斷縮小，雖然元器件變小了，但"麵包板"的名稱卻延續了下來。

麵包板的使用大大提高了實驗效率，同時也降低了實驗故障的出現幾率。由於(yu) 各種電子元器件可以根據需要進行插入或拔出，這樣一來就無需焊接，從(cong) 而節省了電路的組裝時間。而且元件可以重複使用，所以麵包板非常適合用於(yu) 電子電路的組裝、調試和訓練。
 
麵包板的連接原理是基於(yu) 插孔連接的。每個(ge) 金屬孔都與(yu) 周圍的金屬孔相連，形成一個(ge) 電路節點。當我們(men) 需要連接兩(liang) 個(ge) 電路節點時，隻需在它們(men) 之間插入導線即可。

點亮開發板上的LED
開發板上的LED與(yu) 13號引腳相連，因此隻需要控製該引腳的電平即可實現對LED的控製。

void setup() { // put your setup code here, to run once: pinMode(13,OUTPUT); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: digitalWrite(13,HIGH); delay(500);//持續亮0.5秒 digitalWrite(13,LOW); delay(500);//持續熄滅0.5秒 }

點亮麵包板上的LED
首先，根據電路原理圖使用導線連接麵包板、LED以及開發板。其次，LED短邊為(wei) 負極，長邊為(wei) 正極。
 

int pin=5; void setup() { // put your setup code here, to run once: pinMode(pin,OUTPUT); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: digitalWrite(pin,HIGH); delay(500);//持續亮0.5秒 digitalWrite(pin,LOW); delay(500);//持續熄滅0.5秒 }

2.3 按鍵開關(guan) 操作

上拉和下拉電阻：上拉電阻和下拉電阻的主要作用是將狀態不確定的信號線通過一個(ge) 電阻將其箝位至高電平（上拉）或低電平（下拉），從(cong) 而避免電壓的“懸浮”，造成電路的不穩定。在數字電路中，通常有三種狀態：0（低電平）、1（高電平）、浮空（不確定、隨機）。
具體(ti) 來說，上拉電阻是在某信號線上，通過電阻與(yu) 一個(ge) 固定的高電平VCC相接，使其電壓在空閑狀態保持在VCC電平；而下拉電阻則是將某信號線通過電阻接在固定的低電平GND上，使其空閑狀態保持GND電平。

本次通過按鍵開關(guan) 對Arduino的引腳輸入高、低電平。

項目實操總結

1、首先，根據電氣原理以及想要實現的功能連接電路圖；
2、然後，再按照電路圖連接導線和部件；
3、最後，按照想要實現的功能編寫(xie) 代碼。