零基础学习知识arduino智能控制入门基础.doc

.* 附录： 零基础arduino智能控制入门 软件安装配置说明书 （一）复制学习资料 1.将光盘放入光驱，双击“我的电脑”进入资源管理器，选择光盘盘符。 2．双击光盘盘符进入光盘,右键单击“Arduino”文件夹并选择“复制”菜单。 3．进入计算机“C盘”，在空白处单击鼠标右键并选择“粘贴”菜单，将所有文件复制到计算机C盘，准备安装驱动程序和编程软件。 （2） 安装编程器驱动程序 1. 安装驱动程序 （1）双击“零基础arduino智能控制入门”文件夹，打开驱动程序文件夹。 （2）打开CH341SER文件夹 （3）双击SETUP.exe (4) 单击“安装”按钮 驱动程序安装后，计算机才能正确的识别出设备，从而正确的完成程序传输。 2．通过USB线把nano连接计算机 将mini USB线的小头插接到nano上，大头插到计算机USB口上。 3． 连接到计算机后，将会看到计算机将会提示“发现新硬件”，并识别出硬件。注意：若显示“未知设备”需更换到其它USB口上使用。 4． 打开设备管理器，查看设备。 （1） 单击屏幕左下角的windows窗口按钮，鼠标右键单击“计算机” （2） 左键单击管理，打开“计算机管理”面板 （3） 单击“设备管理器” 5． 查看COM号（下载程序时必要） 通过单击设备管理器中的“端口（COM和LPT）”分栏左侧的白色三角，可以找到“USB-SERIAL CH340（COMX）”，表明控制器已经可以正常下载程序了。请记住COM后的数字，配置软件时需要用到。 特别注意：大部分计算机中会出现多个COM？，但包含CH340字符的只有一个。不要混淆。 至此编程驱动安装完毕，接下来配置编程软件 （三）配置编程软件 1.进“零基础arduino智能控制入门”文件夹，打开Arduino文件夹。 2． 双击“arduino”启动编程软件 3．首次启动，出现英文界面。 4．单击“File”菜单，选择“Perferences”子菜单，弹出配置对话框。 5．单击“Editor language”后面的下来列表框 从中选择“简体中文选项”。 6．单击“OK”按钮后，推出软件 7．单击编程软件的关闭按钮，退出软件并重新启动 8．再次双击arduino，启动中文版编程软件 9．单击“工具”菜单，选择串口，进一步选择编程器的“COM号”，此处的COM号就是驱动程序安装时所记录的COM号。 10．启动ardublock图形化编程软件。 单击“工具”菜单，然后选择“ARDUBLOCK”启动图形化编程软件 图形化编程软件的左侧为指令，右侧是编程空间，上方是保存、打开及下载功能键。 11．按上图所示，从“控制”栏目中拖出“主程序”功能块，然后单击“下载按钮”将图块转换为C语言语句。最小化图形化软件后可以看到程序。 序章：探究神奇的面包板 实验一：制作测通器 什么是“通”? 1． 测通器：检测两个点是否连通的装置，指示灯点亮代表连通，反之代表间断。 2． 制作测通器材料清单 图0-1：620欧姆电阻 图0-2：面包线 图0-3：杜邦线 图0-4：发光二极管 图0-5：3节电池的电池盒 3． 制作步骤 图0-6：发光二极管短脚插入杜邦线 图0-7：电阻插入杜邦线 图0-8：面包线一端插入杜邦线 图0-9：电池盒红线连接，面包线插入电池盒黑线一端 两条面包线连接，发光二极管点亮，思考一下，为什么？ 实验二：探究面包板 面包板的功能：不用焊接，将器件插入就能进行电路实验。 问题：怎么才能知道哪些孔是通的？ 图0-10： 如果两个孔是通的，发光二极管会点亮 在面包板的图片上记录哪些孔是通的 实验三：发光二极管大挑战！ 利用面包板点亮多个发光二极管，看谁点亮的最多 图0-11： 实验一：摩尔斯码灯 （一） 了解摩尔斯码 摩尔斯电码（英语：Morse Code）是一种时通时断的信号代码，通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。有两种“符号”用来表示字符：点（.）和划（-），或叫“滴”（Dit）和“答”（Dah）。 图1-7：摩尔斯编码 用灯光则是以亮的时间来表示声音的长短， 如亮－－－灭－－－亮－－－灭－－－亮－－－灭－－－表示三长， 亮－灭－亮－灭－亮－灭－表示三短 一般长是短的三倍左右，但具体的间隔时间没规定，只要在节奏上有明显的区别即可。 （二） 单片机控制发光二极管 单片机通过数字针脚控制发光二极管。程序可以将数字针脚设置为高（HIGH）或低（LOW）。 发光二极管长脚接正极，短脚接数字针脚。数字针脚为低电平，发光二极管点亮，数字针脚为低电平，发光二极管熄灭。发光二极管长脚或短脚应连接一个电阻，限制通过发光二极管的电流大小，避免电流过大损坏。 四、动手实践 （一）安装nano 1. 安装nano 图1-8：安装arduino nano控制器 请仔细观察上图红圈标记的位置，正确安装，避免方向错误。 2. 连接usb线 图1-9：连接usb线 注意：usb线小头连接转接板，大头连接计算机USB口。 （二）酷绚闪灯 1．硬件 （1）电路原理图 图1-10：酷绚闪灯电路原理图 （2）3D实物图 图1-11：酷绚闪灯电路实物图 （3）电路简要说明：发光二极管长脚接通过620欧姆（有蓝色色环）电阻连接5V（电源正极），短脚连接D2数字针脚。 注意：红色发光二极管弯曲一边是阳极。图中红色、黄色是两条面包板插针线。 2．软件 （1）参考程序： 图1-12：酷绚闪灯参考程序 单击“下载到Arduino”按钮下载程序，回白背景的文本界面可以看到下载进度。 void setup()//初始化,复位后只执行一次 { pinMode( 2 , OUTPUT);//配置数字针脚2为输出模式 } void loop()//主循环,setup()执行后,loop将会不断重复执行 { digitalWrite( 2 , LOW );//设置数字针脚为低电平,LED点亮 delay( 1000 );//延时1秒 digitalWrite( 2 , HIGH );//设置数字针脚为高电平,LED熄灭 delay( 1000 );//延时1秒 } （2）程序说明： 设定数字针脚值可以将单片机的管脚设置为高电平或低电平，当10号数字针脚为高电平，发光二极管两端均为高电平，因此发光二极管熄灭；当10号数字针脚变为低电平，发光二极管长脚高电平，短脚低电平，此时发光二极管点亮。 延迟的数量为1000，因为单位是毫秒（千分之一秒） （3）小贴士：编程时要养成及时保存程序的习惯，单击ARDUBLOCK的保存按钮，可打开程序保存对话框，最好能按照程序的功能设置文件名，具体名字同学们可自己定义，例如：shandeng,light flash等名字都可以使用，但要记住文件的保存位置。 （4）容易出现的问题：正常下载文本界面应只出现白字，若失败会出现“红字” 图1-13：程序下载出错现象 若下载失败请参考\nano\软件及驱动程序安装说明\常见软件故障说明.doc文档查明故障原因。 （5）小思考——请同学们想一想：如何控制发光二极管高速闪烁呢？ （三）摩尔斯码灯-发出SOS信号 控制发光二极管按照SOS信号规律闪烁，用连续三次的短亮和短灭表示“S”，用连续三次的长亮和长灭表示“O”。 短亮、灭的时间为1秒；长亮、灭时间设计为3秒。S和O的间隔2秒。 1．参考程序 图1-14：摩尔斯码灯参考程序 2．程序说明 程序中的“重复指令牌”可以控制一段程序执行的次数，次数用数字表示，例如上图中两个重复指令牌中的次数都为3，即表示灯亮、灭的次数均为3。 3.小贴士：编程要善于使用程序的“克隆”功能，对于相近的程序可以先克隆（复制粘贴）前面的程序，然后在原有程序的基础上修改可以快捷的编出所有程序。 五、项目拓展 思考：除了SOS外，同学们还能控制发光二极管发出哪些内容呢？ 趣味挑战：编好程序后，使发光二极管按照摩尔斯码的规律发出两个字母，邀请另一个同学猜。 实验二：变色小胸针 （一）双色发光二极管: 红、黄、绿三种颜色的发光二极管平时用的比较多但是有一种发光管，当连接方法不同时，分别能发出红、黄、绿三种不同的颜色，人们常叫它三色管。 （二）双色发光管变色： 图3-6：双色LED管脚图 A脚电平 B脚电平 显示颜色 高电平 高电平 黄色 高电平 低电平 红色 低电平 高电平 绿色 低电平 低电平 无色 四、实验内容： （一）控制小灯变色 1．硬件 搭建变色灯电路——从原理图、实物图两种选择一种方式参考搭建电路。 （1）实物图 图3-7：变色灯电路实物图 （2）原理图 图3-8：变色灯电路原理图 2．软件——变色灯控制的参考程序 图3-9：变色灯参考程序 按上图编写并下载程序。 思考1：为什么程序中只用到2和3两个数字针脚？ （二）迷你小胸针——控制两个灯交替变绿色。 1．硬件 （1）实物图 图3-10：变色双灯电路实物图 2．软件 （1）参考程序 图3-11：变色双灯参考程序 思考2：如何需要两个灯替点亮红色，程序应怎样修改？ （三）带计数功能的变色灯——设计一个红绿变色5次的变色灯 1．软件 （1）提示： （图3-12：循环指令）说明：重复指令右上角的数字五代表重复的次数，由下方需要加入完成的操作。 思考1：双色灯红绿变化5次，如何使用重复指令？ （2）参考程序 图3-13：双灯计数闪烁参考程序 思考3：为什么在程序结尾要加入“当”指令，不加是否可行？ 第七章 我家智能灯 一、实验简介： 光线较强则灯不亮，若光线较暗灯自动点亮。 二、实验材料： 图7-1：光敏电阻 图7-2：10K电阻 图7-3：发光二极管 图7-4：620欧电阻 图7-5：插线 三、知识讲解 （一）光敏电阻： 光敏电阻又称光导管，在光照射下，其阻值会迅速减小。 （二）模拟针脚： 模拟针脚可以将电信号转化为数值。模拟针脚常用于连接传感器， （三）变量： 通过模拟针脚采集到的数值可以存储到变量中。 四、实验内容 （一）读取光的数据 1．实验简介 通过计算机屏幕读取光的明暗数据 2．硬件 （1）3D实物图 图7-6：观察光敏数据电路实物图 （2）原理图 图7-7：观察光敏数据电路原理图 2．软件 （1）串口传送光值的参考程序 图7-8：串口输出光敏数据参考程序 图7-6：观察光敏数据电路实物图 （2）下载程序后，单击“工具”菜单下的“串口监视器子菜单”。 图7-9：串口监视器菜单 观察并记录光照度的数据，总结变化规律。 （二）光控灯 1．实验简介 光强时灯亮，光暗时灯灭。 2．硬件 ——搭建光控灯电路 （1）电路原理图 图7-10：光控灯电路原理图 （2）3D实物图 图7-11：光控灯电路实物图 2．软件 （1）光控灯程序： 图7-12：光控灯参考程序 说明：条件中的700是界限值，是我们根据情况设定。当模拟针脚5的光照数据大于700，点亮发光二极管，小于700，熄灭发光二极管。 700是一个参考数据，实际设置的数据应该通过实验一，测量得到。记录遮挡光敏电阻的数据，然后记录无遮挡时的数据。 界限值=（遮挡数据+无遮挡数据）2 （三）光控双灯 1．实验简介： 光线越强，亮灯的数量越多。 2．硬件： 连接说明：对比“2.光控灯”修改连接 图7-13：光控双灯电路实物图 2．软件——光控双灯，光线变暗量一个灯，继续变暗则亮两个灯。 图7-14：光控双灯参考程序 五、实验拓展 设计光控变色灯，光亮为绿色，光强则变成红色。