第1課 神奇的Arduino

Arduino被廣泛應用于電子設計和互動藝術領域中，你可以把它當作是一種“科技藝術”，也可以把它當成是一種“智能玩具”，它的產品LOGO如圖1-1所示。Arduino的發明和使用注定會使我們這個神奇的世界變得更加精彩！

課程目標

任務描述

動手制作

1.Arduino主板介紹

Arduino主板是一種開源硬件，我們可以很方便地使用它，如果有足夠的技術，我們還可以改造它。本書所使用的就是一款經過改造的FansmakerArduino Uno主板。Arduino主板就像人的大腦一樣，可以對輸入信息進行處理和控制并輸出信息，如圖1-2所示。

Arduino控制主板體積小、重量輕，使用的是ATMEGA328P單片機，這款單片機是8位處理器，擁有32KB閃存、2KB內存。

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2．安裝Arduino軟件

（1）復制文件夾Arduino到計算機桌面上，本書使用的Arduino版本是v1.7.9，官方版本可以到http://www.arduino.cc下載，注意官方版本并不包括ArduBlock軟件，還需要另行下載。本課所使用的軟件包含ArduBlock軟件，如圖1-3所示。

（2）打開Arduino文件夾，如圖1-4所示，雙擊arduino. exe文件，打開Arduino編程界面，如圖1-5所示。

（3）從“工具”菜單中選擇ArduBlock選項，如圖1-6所示，打開ArduBlock程序設計界面，如圖1-7所示。

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ArduBlock程序是一種G語言，即圖形化語言。它簡單易學，初學者學習時很容易上手。本課程使用ArduBlock圖形化軟件編寫程序。當然，也可以直接在Arduino界面編程，編程語言是C語言。如果需要編寫比較復雜的程序，建議使用C語言編寫。

（4）連接下載線。將下載線的USB口一端連接到計算機USB口上，打印口（方口）一端連接到Arduino主板的下載口。

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將下載線連接好后觀察主板電源指示燈是否亮起，正常情況下紅色電源指示燈會亮起，并且AduinoUno主板的綠色LED燈會閃爍。如果電源指示燈沒有亮起，要立即拔掉電源，以免燒掉設備，隨后馬上檢查主板與其他擴展板的連接是否正確。筆者就遇到過連接不正確的情況，當擴展板插到主板時，如果不是一一對應，而是向前或向后錯了一個針腳，極易引起主板的損壞，一定注意。

（5）安裝驅動程序。連接好下載線后，觀察軟件工具選項中的端口是否可以選擇，如果不能選擇，說明沒有安裝驅動程序，如圖1-8所示，就需要手動安裝驅動程序。

安裝驅動步驟如下。

① 右擊“我的電腦”圖標，選擇“管理”-＞“設備管理器”選項，如圖1-9所示（確認下載線已經連接到Arduino主板上）。

② 右擊ArduinoUno更新驅動程序，選擇“瀏覽計算機以查找驅動程序軟件”，如圖1-10所示。

③ 單擊“瀏覽”按鈕，選擇“Arduino程序”文件夾中的drivers文件夾，如圖1-11所示。

④ 安裝完畢后，重新打開“工具”菜單，觀察工具中的端口是否已經變為可選。如果已經變為可選，需要手動選擇COM端口。一般正確的端口選項顯示為COM11（Arduino uno），注意端口前應該顯示“√”，如圖1-12所示。

通過上面的步驟，Arduino軟件已經復制到計算機中，驅動程序也已經安裝好了。

程序設計

1.ArduBlock簡介

ArduBlock是一款圖形化編程軟件，不需要編寫代碼，只需將圖片模塊放到編程區域進行連接就可以了，是一款非常適合于初學者學習的編程軟件，ArduBlock軟件界面如圖1-13所示。

2．板載LED燈

LED燈是數字信號設備。主板上已經集成了幾個板載LED燈，這節課要使用的是與數字針腳13相連通的LED燈，如圖1-2中③所示。編寫的程序要控制數字針腳13的輸出值，從而控制板載LED燈的亮和滅，即輸出高電平燈亮，輸出低電平燈滅。

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3．控制板載燈程序

控制板載燈要求LED燈快速閃動2次，慢速閃動1次。程序如圖1-14所示。

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（1）主程序

在左邊的圖片模塊中選擇“控制”-＞“主程序”，如圖1-15所示。程序先從主程序開始，才可以執行。而且，一個程序只能有一個主程序。注意，主程序里的語句會被循環執行。

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在第一個程序模塊program中有一個“設定”程序區域，程序如果被寫在這個區域里面，只會被執行一次。通常情況下，定義的變量或端口會放在“設定”程序區域中。

（2）設定數字針腳值

程序模塊中選擇“引腳”-＞“設定數字針腳值”，如圖1-16所示。模塊上面的紅色數值代表數字接口，下面的藍色數值代表輸出值，“高”代表燈亮，“低”代表燈滅。

（3）延時時間

在左邊的圖片模塊中選擇“控制”-＞“delay MILLIS毫秒”，如圖1-17所示。這個模塊的使用是為了控制燈亮或滅的延續時間。時間單位為毫秒，1s=1000ms。

4．下載程序

單擊ArduBlock圖形化軟件上方的“上載到Arduino”按鈕，如圖1-18所示。將程序燒錄到Arduino主板上，燒錄過程中Arduino代碼窗口會顯示下載進度，如果顯示“上傳成功”，表示程序已經燒錄到Arduino主板上。

5．保存程序

單擊ArduBlock圖形化軟件上方的“保存”按鈕，將圖形化程序保存為擴展名為abp的程序文件，如圖1-19所示。

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板載的LED燈連接電源后綠燈會閃動，程序要求兩次快閃，一次慢閃。雖然程序中只編寫了一段程序，但是主程序會循環執行。因此，最后的執行效果是LED燈兩次快閃一次慢閃，循環執行。

如果下載程序出現錯誤，通常有兩種情況：一種情況是沒有選擇好“端口”，請檢查端口設置；另一種情況是下載線沒有連接。如圖1-20所示。

當彈出錯誤對話框時，如圖1-21所示，這種情況通常是程序中圖形模塊沒有連接好，出錯的圖形模塊會出現黃色高光顯示，此時將程序模塊重新連接好即可。

?完成效果

Arduino控制板載燈亮和滅的完成效果如圖1-22和圖1-23所示。

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通電后，不要用手去觸摸電路板，手觸摸電路產生的靜電會損壞電路。

?我問你答

1．如果LED燈只亮和滅一次，不循環執行，那么程序如何編寫？請實踐。

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2．請列舉數字信號的設備還有哪些？

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知識拓展

Arduino名字的由來

意大利北部有一個如詩如畫的小鎮Ivrea，橫跨過藍綠色DoraBaltea河，它最著名的是關于一位受壓迫的國王的故事。公元1002年，國王Arduino成為國家的統治者，不幸的是兩年后就被德國亨利二世國王廢掉。今日，在這位無法成為新國王的Arduino出生地，Cobblestone街上有家酒吧取名diReArduino以紀念這位國王。Banzi經常光臨這家酒吧，因此他將這個電子產品計劃命名為Arduino以紀念這個地方。

Arduino初始團隊照片如圖1-24所示。