arduinouno

2015-06-13 22:06:09 sharpbladepan 阅读数 20185

 

Arduino是源于意大利的一套开源硬件开发平台,Arduino Uno是其推出的最为基础的开发板。配合外围器件(传感器,控制开关,LED屏等),任何稍有电子电路基础的人都可以基于这个平台快速搭建出具有各种有趣功能的实用电子电路。首先介绍一下Arduino Uno开发板的基本组成。

图1 ArduinoUno开发板

 

1.      微处理器:ATmega328,8位微处理器,片内包含32KB Flash(0.5KB由BootLoader使用),2KB SRAM,1KB EEPROM,运行时钟频率为16MHz。

2.      USB接口:与电脑连接,用于从电脑中下载程序,同时给Uno单板供电。

3.      外接电源:当Uno脱离电脑独立运行时,用来给装置供电,一般使用9V电池供电即可。

4.      电源管脚,地:可输出5V,3.3V;也可以通过Vin给整个装置供电。

5.      模拟输入:6个模拟输入,提供10-bit的解析度(0-1023)。

6.      数字输入/输出:14个数字输入/输出管脚,可以由程序自己定义为输入或者输出;其中0,1两个管脚是串口复用管脚;3,5,6,9,10,11六个管脚可提供8位(0-255)的PWM输出;13管脚与板上LED相连,当输出高电平时,LED点亮。

 

下面简要介绍一下Arduino的开发环境。从http://www.arduino.cc/网站上可以免费下载到其开发环境,有Windows/Mac/Linux版本,大家可根据自己的需要选择。工具安装运行后界面见图2。由于是单板和PC相连是通过串口转USB,所以PC上通常需要安装一下驱动,驱动就在Arduino软件目录下的driver目录,例如:f:\arduino-1.6.4\drivers\。安装驱动后,可以看到当前的端口,如图3所示(不同PC端口号一般都不相同,例如此处是COM3)。


图2. Arduino 开发工具界面

 

图3. 当驱动安装正确,连接PC后,会显示对应的端口

 

编辑窗口中有两个函数,一个是setup,这个函数将在程序运行一开始就调用,通常是进行一些管脚的初值设置;而loop就是程序运行的主函数,系统会不断循环调用loop,我们将软件逻辑写在loop函数中就可以了。

下面再介绍一下软件常用的函数。

pinMode(pin, mode)  - 定义数字管脚的输入/输出,pin可以取0-13,对应14个数字管脚;mode为INPUT/OUTPUT之一,表明该管脚是用于输入还是输出

digitalWrite(pin, val) - 设置数字管脚输出电平,val取值为HIGH/LOW之一

digitalRead(pin)– 读取数字输入管脚的电平,函数返回值为HIGH/LOW之一,通常根据返回值为高或者低从而进行不同的处理

analogRead(pin) – 读取模拟输入管脚的值,pin取值为A0 – A5;返回0-1023之间的值

analogWrite(pin, val) – 设置数字管脚中的PWM管脚的输出值,val取值为0-255

Serial.begin(speed) – 初始化串口并设置串口速率,如Serial.begin(9600); 即将串口速率设置为9600bps

Serial.print()/Serial.println() – 串口输出函数

delay(val) – 延时函数,单位为ms,如delay(1000)为延时1s

 

Arduino的编程与C语言很类似,例如行尾以分号结尾,int定义整形变量,if做判断,for做循环等等。例如,下面这段是一个最基本的程序,完成的功能是控制led灯闪烁。

 

intledPin = 13;   //使用管脚13来控制led(实际是用板子上自带的led)

voidsetup() {

  // put your setup code here, to run once:

  pinMode(ledPin, OUTPUT);    //设定数字管脚13为输出管脚

}

 

voidloop() {

  // put your main code here, to runrepeatedly:

  digitalWrite(ledPin, HIGH);    //输出高电平,led灯亮

  delay(1000);                            //延时1s

  digitalWrite(ledPin, LOW);    //输出低电平,led灯灭

  delay(1000);                            //延时1s

}

 

编辑完程序后,按图2中菜单下面的“√”按钮即可启动编译,若有错误会在下面的窗口给出提示;如果正确就可以继续按后面的“→”按钮将程序下载到Arduino单板并开始运行。例如上面的程序将控制板上自带的led以2s的频率亮灭变化。

 

另外,为便于对编程不了解的人使用,还可以安装Ardublock工具,该工具提供控件拖放来实现程序逻辑,后台自动生成代码,不需要手工敲代码,例如上面的代码段用Ardublock可以表示为图3的逻辑。不过个人还是觉得,对于稍有编程基础的人来说,还是直接写代码更加方便一些。


图3 用Ardublock来完成控制led灯闪烁的功能

 

ArduinoUno是最基本的开发板,对于更加复杂的应用,Arduino还有多种硬件可供选择。Arduino开发套件配合面包板及各种元器件,提供了一种快速开发硬件原型的平台和手段,是当前学习电子制作,进行硬件原型开发的优秀平台。淘宝上有众多Arduino开发套件出售,可根据自己的需求酌情选购。

 

 

【参考资料】

1.      http://www.arduino.cc/,提供单板信息,Arduino软件,编程文档等下载;

2.      http://blog.ardublock.com/,Ardublock官方网站;

2018-08-13 14:55:23 weixin_33860737 阅读数 148

目标

电烙铁的温度是50度以上和185度以上的时候,LED点亮。

用料

电路图

电路图

A1~A3,5V,GND是arduino的引脚。

代码

int analogvalue = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(A1,INPUT);
  pinMode(A3,OUTPUT);
  pinMode(A2,OUTPUT);
}

void loop() {
  analogvalue = analogRead(1);
  Serial.println(analogvalue);
  if(analogvalue<831){
    digitalWrite(A3,HIGH);
  }else{
    digitalWrite(A3,LOW);
  }
  if(analogvalue<145){
    digitalWrite(A2,HIGH);
  }else{
    digitalWrite(A2,LOW);
  }
}

温度上升,热敏电阻的电阻值越来越小。
50度的时候,103CT4的电阻是4.342kΩ。185度的时候0.1642kΩ。

输入电压是4.064V,0.71V。
analogRead(1)的值是831,145。

完成

完成

参考文献

ct-thermistor.pdf

转载于:https://blog.51cto.com/13853768/2159069

2018-12-17 14:32:29 m0_37738838 阅读数 23667

在这里插入图片描述

概述

Arduino UNO是基于ATmega328P的Arduino开发板。它有14个数字输入/输出引脚(其中6个可用于PWM输出)、6个模拟输入引脚,一个16 MHz的晶体振荡器,一个USB接口,一个DC接口,一个ICSP接口,一个复位按钮。它包含了微控制器所需的一切,你只用简单地把它连接到计算机的USB接口,或者使用AC-DC适配器,再或者用电池,就可以驱动它。
“Uno” 在意大利语中意思是“一”。Arduino UNO是Arduino系列的一号开发板,Arduino IDE 1.0是Arduino IDE的第一个正式版本,Arduino UNO硬件和Arduino IDE软件建立了一套Arduino开发标准,此后的Arduino开发板和衍生产品都是在这个标准上建立起来的

技术参数

型号 Arduino UNO
微控制器 ATmega328P
工作电压 5 V
输入电压(推荐) 7-12 V
输入电压(极限) 6-20 V
数字I/O引脚 14
PWM通道 6
模拟输入通道(ADC) 6
每个I/O直流输出能力 20 mA
3.3V端口输出能力 50 mA
Flash 32 KB(其中引导程序使用0.5 KB)
SRAM 2 KB
EEPROM 1 KB
时钟速度 16 MHz
板载LED引脚 13
长度 68.6 mm
宽度 53.4 mm
重量 25 g

编程

可通过Arduino IDE对Arduino UNO编程。
在Arduino UNO使用ATmega328 芯片上,存储有bootloader程序,使得用户可以上传程序到开发板上,而不需要使用额外的编程器。这个上传程序的过程使用STK500协议完成。
你也可以不使用bootloader,通过ICSP接口连接编程器给Arduino UNO上传程序。

注意事项

Arduino Uno上有一个自恢复保险丝,当短路或过流时,电流超过500mA,其可以自动断开供电,从而保护计算机的USB端口和Arduino。虽然大多数计算机USB端口都提供了内部保护,但是此保险丝可以提供了额外的保护。

电源

可以通过USB口或者直流电源座给Arduino Uno供电。Arduino UNO带有自动切换电源功能。
电源引脚如下:

Vin
电源输入引脚。当使用外部电源通过DC电源座供电时,这个引脚可以输出电源电压。

5V
5V电源引脚。使用USB供电时,直接输出USB提供的5V电压;使用外部电源供电时,输出稳压后的5V电压。

3V3
3.3V 电源引脚。最大输出能力为50 mA。

GND
接地引脚

IOREF
I/O参考电压。其他设备可通过该引脚识别开发板I/O参考电压。

存储空间

ATmega328 有32KB Flash存储空间(其中0.5KB被用于存储bootloader),2KB 的SRAM和1KB 的EEPROM。
可以使用官方提供的EEPROM库读写EEPROM空间。

输入输出

Arduino Uno有14个数字输入输出引脚,可使用 pinMode()、digitalWrite() 和 digitalRead() 控制。
其中一些带有特殊功能,这些引脚如下

Serial
0(RX)、1(TX),被用于接收和发送串口数据。这两个引脚通过连接到ATmega16u2来与计算机进行串口通信。

外部中断
2、3,可以输入外部中断信号。中断有四种触发模式:低电平触发、电平改变触发、上升沿触发、下降沿触发。

PWM输出:
3、5、6、9、10、11,可用于输出8-bit PWM波。对应函数 analogWrite() 。

SPI:
10(SS)、11(MOSI)、12(MISO)、13(SCK),可用于SPI通信。可以使用官方提供的SPI库操纵。

L-LED:
13。13号引脚连接了一个LED,当引脚输出高电平时打开LED,当引脚输出低电平时关闭LED。

TWI:
A4(SDA)、A5(SCL)和TWI接口,可用于TWI通信,兼容I²C通信。可以使用官方提供的Wire库操纵。

Arduino Uno 6个模拟输入引脚,可使用analogRead()读取模拟值。每个模拟输入都有10位分辨率(即1024个不同的值)。默认情况下,模拟输入电压范围为0~5V,可使用 AREF引脚和analogReference()函数设置其他参考电压。

相关引脚如下:

AREF:

模拟输入参考电压输入引脚。

Reset:

复位端口。接低电平会使Arduino复位,复位按键按下时,会使该端口接到低电平,从而让Arduino复位。

指示灯(LED)

Arduino UNO带有4个LED指示灯,作用分别如下:

ON:
电源指示灯。当Arduino通电时,ON灯会点亮。

TX:

串口发送指示灯。当使用USB连接到计算机且Arduino向计算机传输数据时,TX灯会点亮。

RX:

串口接收指示灯。当使用USB连接到计算机且Arduino接收到计算机传来的数据时,RX灯会点亮

L:

可编程控制指示灯。该LED通过特殊电路连接到Arduino的13号引脚,当13号引脚为高电平或高阻态时,该LED 会点亮;低电平时,不会点亮。可以通过程序或者外部输入信号,控制该LED亮灭。

通信

Arduino UNO具备多种通信接口,可以和计算机、其他Arduino或者其他控制器通信。

ATmega328 提供了UART TTL (5V)串口通信,其位于0 (RX) 和1 (TX)两个引脚上。Uno上的ATmega16U2会在计算机上模拟出一个USB串口,使得ATmega328 能和计算机通信。Arduino IDE提供了串口监视器,使用它可以收发简单文本数据。Uno上的RX\TX两个LED可以指示当前Uno的通信状态。

SoftwareSerial库可以将Uno的任意数字引脚模拟成串口,从而进行串口通信。

ATmega328也支持I2C (TWI)和SPI通信。Arduino IDE自带的Wire库,可用于驱动I2C总线,自带的SPI库,可用于SPI通信。

自动复位

一些开发板在上传程序前需要手动复位,而Arduino Uno的设计不需要如此,在Arduino Uno连接电脑后可以由程序控制其复位。在ATmega16U2上的DTR信号端,经过一个100nf 的电容,连接到ATmega328 的复位引脚。

当计算机发出DTR信号时(低电平),复位端将得到一个足够长的脉冲信号,从而复位ATmega328。在Arduino IDE中点击上传程序,在上传前即会触发复位,从而运行引导程序,完成程序上传。

知识拓展

ICSP接口介绍

ICSP(In-Circuit Serial Programming)接口为在线程序烧录接口,其在arduino 系列电路板上为一个2*3的排针端子,6根排针与Arduino 电路板上的单片机相连接,分别对应 5V,MISO,MOSI,SCK,GND 和 RESET,具体顺序如下图所示。

其中MISO,MOSI,SCK为Arduino SPI 接口。
有些人认为ICSP接口为Arduino的SPI接口,我认为这种说法是不正确的。SPI接口应为MISO,MOSI,SCK及SS接口,在ICSP中并没有包含SS接口,而且ICSP接口中包含RESET复位引脚,方便进行程序的烧写。所以我认为ICSP接口兼容SPI连接较为合适。

SPI通信简介

SPI全称Serial Peripheral Interface,即串行外设接口。
由Motorola公司提出的一种同步串行数据传输标准。
所谓同步,即数据收发双方共用一个时钟;
所谓串行,即待传输的数据排成一行,一位一位地传送出去。
主要用于微控制器与其他外围设备,
如EEPROM、Flash、AD转换器等之间的短距离传输,
当然也可实现微控制器与微控制器间的数据传输。

相比于其它通信协议,
SPI采用四线制的硬件连接方式,
结合四种信号间的时序关系,
共同构成了SPI通信的语法!

在这里插入图片描述

Arduino Uno就是通过上图中D10~D13对应的SS、MOSI、MISO、SCK四个接口实现SPI通信。
四个接口的定义如下:

在这里插入图片描述

SPI协议决定了可以有多个从机,但只能存在一个主机,主机通过从机选择线来确定当前要通信的从机。

SPI通信的硬件连接

一主一从
这是最简单的SPI通信方式,由于主机和从机的角色是固定不变的,可以将主机的SS端接高电平,将从机的SS端固定接地。其它信号一一对应连接即可。

在这里插入图片描述

一主多从
主机选用独立的IO分别连接到从机的SS引脚,当需要与某个从机通信时,拉低相应的IO口即可。
在这里插入图片描述

主机和从机的信号传输方向见下表所示
在这里插入图片描述

SPI通信方式解读

不管是一主一从还是一主多从的SPI通信系统,
某一时刻通信双方只能是一个主机和一个从机,
内部主要由主从双方的两个移位寄存器(8 BIT SHIFT REGISTER)
和主机SPI时钟发生器(SPI CLOCK GENERATOR)组成。
在这里插入图片描述

通信过程简述如下:
1)条件准备。包括四线引脚的输入输出配置,主机SCK、MOSI必须配置为输出模式,MISO配置为输入模式,从机正好相关,说见上面的信号传输方向表。除之这外,还要开启SPI的工作使能,即置SPI控制寄存器的SPE位。
2)拉低从机的SS电平,从机做好数据传输准备,时刻注意主机发出的SCK信号。
3)数据传输。每来一个时钟脉冲信号,主从机间完成一位数据交换,8个时钟脉冲完成一个字节的数据交换。该字节传输完成,等待写入下一个传输字节。主从机间的交换逻辑见下图所示。主机和从机的移位寄存器连接成环,随着时钟脉冲,数据按照从高位到低位的方式依次移出主机寄存器和从机寄存器,并且依次移入从机寄存器和主机寄存器。当寄存器中的内容全部移出时,相当于完成了两个寄存器内容的交换。

在这里插入图片描述

4)传输结束。此时,硬件自动置位传输完成标识SPIF(位于SPI状态寄存器SPSR中),通过轮询状态寄存器SPIF位或中断的方式,读取传入的字节。最后置位SS(设为1),重置SPI内部逻辑为初始状态。

Arduino对SPI通信的实现

Arduino以SPIClass类的形式对SPI进行了封装,
并对用户开放了SPI对象用于操作SPI。
SPI的常用操作方法如下:
SPI.begin()-完成主机的初始化工作,包括:四线的输入输出配置、开启SPI的工作使能。从机的四线输入输出、工作使能需要手工配置,可以参见下面的例程。
SPI.transfer()-主机传送字节,并返回从从机接收的字节。注意:主机是通过轮询的方式等待发送完成(也即接收完成)。
SPI.attachInterrupt()-从机开启传输完成中断。注意:主机不要使用,因为固定为了轮询方式。
SPCR |=_BV(SPE)-从机开启SPI工作使能。这条语句为直接寄存器操作,并不是SPI类中的一部分。

Arduino的SPI通信实例

两块Arduino之间通过SPI通信,并用串口打印传输数据,方便用户查看。
使用两块Arduino UNO,一主一从。
Arduino UNO A: SPI 主机
Arduino UNO B: SPI 从机
连线方式:
A-------------------B
(10) SS---------->(10) SS
(11) MOSI------->(11) MOSI
(12) MISO<-------(12) MISO
(13) SCLK------->(13) SCLK

主机程序

#include <SPI.h>
void setup (void)
{
  // 开始串口通讯
  //注意:此串口与SPI通信没有任何关系,只是为了程序演示输出SPI接收到的字节。
  Serial.begin(115200);       
  digitalWrite(SS, HIGH);    //SPI内部逻辑复位
  SPI.begin ();              // SPI通讯初始化配置
}
void loop (void)
{
  char c;
  // 使能从机
  digitalWrite(SS, LOW);    // SS - pin 10
  // 循环发送字节,实现字符串的发送
  for (const char * p = "Hello,world!\n" ; c = *p; p++) {
    SPI.transfer (c);//主机SPI发送
    Serial.print(c);//串口显示发送的字节
  }
  // 复位从机
  digitalWrite(SS, HIGH);
  delay (1000);
}

从机代码(轮询方式)

#include <SPI.h>
char buf [100];
volatile byte pos;
volatile booleanprocess_it;
void setup (void)
{
  Serial.begin (115200);
  //从机的MISO要配置为输出模式
  pinMode(MISO, OUTPUT);
  //使能SPI,SPI可以正常工作了
  SPCR |= _BV(SPE);
  pos = 0;
}
charSPI_SlaveReceive(void){
      while(!(SPSR & (1<<SPIF)));
      return SPDR;
}
void loop(void){
      buf[pos++] = SPI_SlaveReceive();
      if(buf[pos-1]=='\n'){
            buf[pos] = 0;
            pos = 0;
            Serial.print(buf);
      }
}

例程运行结果
在这里插入图片描述

2019-10-24 00:08:24 weixin_43066097 阅读数 302

BH1750光照强度传感器模块二的在ArduinoUno板基础上开发

首先是传感器正面
在这里插入图片描述

接下来是反面
在这里插入图片描述
连接方式:

BH1750接口 Arduino Uno 板接口
VCC 5V
SCL A4
DAT A5
GND GND
ADDR 可接可不接

BH1750传感器产生的结果是二进制形式分成两个字节存储的。而在传从的过程中他的高位和地位会颠倒,所以我们得对获取到的数据进行相关的处理才能还原出传感器的原始测量值。

先是对高位部分进行左移8个位 再与 低位部分进行 按位或操作 最终得到一个16位的二进制数 在对这个数的十进制形式 乘 5/6就得到原始的测量数据。

Final_value = ( ( buff[0] << 8 ) | buff[1] ) / 1.2;

光照传感器BH1750是使用I2C双向二线制同步串行协议。
所以利用光照传感器BH1750的I2C设备地址就能访问传感器的一些数据。
利用Arduino的Wire库能给指定的I2C地址写入二进制数据,也可以从制定的I2C地址获取数据。
Wire库有write()方法给begingTransmission方法所制定的设备地址写入指定的16进制数据(一般是指命令)。[1]
可以通过这两个方法给传感器发从命令。
下面是BH1750的几种测量模式的命令。
在这里插入图片描述
在写Arduino代码的时候可以这样表示这些指令:

     0xAB      //    其中 A为前四位的十进制形式   B为后四位的十进制形式
例如:
		0x13     指的是  0001_0011

具体代码:
BH1750.ino

/*
 * 该测试是成功的。
 * 直接把BH1750光照强度传感器的SCL和DAT接口分别接到Arduino的A4,A5接口,
 * 上传改代码运行一下就ok。
 * @Sadam
 * 1903249375@qq.com
 * 
*/
#include <Wire.h>
#include <math.h>
#define    BH1750_CON_H    0x10 // 连续高分辨率模式,1lx,120ms
#define   BH1750_CON_H2   0x11 // 连续高分辨率模式,0.5lx,120ms
#define   BH1750_CON_L    0x13 // 连续低分辨率模式,4lx,16ms
#define   BH1750_ONE_H    0x20 // 一次高分辨率模式,1lx,120ms
#define   BH1750_ONE_H2   0x21 // 一次高分辨率模式,0.5lx,120ms
#define   BH1750_ONE_L    0x23 // 一次低分辨率模式,4lx,16ms
#define   BH1750address   0x23 //BH1750 I2C地址


byte buff[2];

void setup()
{
Wire.begin();
Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
Serial.println( BH1750() );
}


double BH1750() //BH1750设备操作
{
    int i=0;
    double val=0;
    //开始I2C读写操作
    Wire.beginTransmission(BH1750address);
    Wire.write(0x21);//1lx reolution 120ms//发送命令
    Wire.endTransmission();
    delay(200);
    //读取数据
    Wire.beginTransmission(BH1750address);
    Wire.requestFrom(BH1750address, 2);
    while(Wire.available()) //
    {
      buff[i] = Wire.read(); // receive one byte
      i++;
    }
    Wire.endTransmission();
    if(2==i)
    {
      val=((buff[0]<<8)|buff[1])/1.2;
    }
     return val;
}

这样就ok的。