“(RB-13K021)爱上Arduino互动入门套件”的版本间的差异

2015年9月15日 (二) 17:14的版本

产品概述

爱上Arduino互动入门套件是哈尔滨奥松机器人科技有限公司专门为Arduino爱好者精心打造的一款入门学习套件，此套件完全按照《爱上Arduino》（Arduino创始人所著《Getting Started with Arduino》中文译著）一书内容配置，除了书中涉及到的基本元件外，还增加了扩展讲解部分中的直流电机、风扇、干簧管、磁钢、倾角传感器、红外热释电传感器等。即使你没有学过电子电路相关知识，也可以按照中文教材书籍讲解一步步完成每个实验操作，在整个实验的过程中，你只需在面包板上通过跳线插拔连接元件，无须使用电烙铁焊接，避免了初学者焊接元件浪费原料不环保的习惯。

Arduino 基本技术参数

1.微控制器核心： AVRmega328
2.工作电压： +5V
3.外部输入电压：＋ 7V～＋ 12V
4.外部输入电压（极值）： +6V≤Vin≤＋ 20V
5.数字信号 I/O 接口 0～13：共 14 个，其中 6 个 PWM 输出接口（ Pin11、 Pin10、 Pin9、 Pin6、 Pin5、 Pin3）
6.模拟信号输入接口 0～5：共 6 个
7.DC I/O 接口电流： 40 mA
8.Flash 容量： 16 KB /32KB(其他 2K 用于 bootloader)
9.SRAM 静态存储容量： 1KB
10. EEPROM 存储容量： 512 bytes
11.时钟频率： 16MHz、支持 USB 接口协议
12.支持 USB 供电与外部供电
13.支持 ISP 下载功能
14.支持插针

Arduino 下载软件及开发环境

1、软件下载
官方软件下载地址： http://arduino.cc/en/Main/Software
2、软件及硬件驱动安装
软件是绿色版本，软件解压缩后即可使用

现将 Arduino 上的方头 USB 连接好之后， 另外一端的 USB 连接好计算机任意一个USB 接口

接下来就会出现 F232R USB UART 的驱动程序安装画面

按照安装提示选择从列表或指定位置安装，点击下一步

点击浏览，找到 Arduino 软件所在位置的 drivers 文件夹，再次点击下一步，就可以进行安装驱动程序了，显示完成即硬件驱动安装完成。 3.Arduino 编译下载软件使用说明
打开软件只需执行 arduino.exe 执行文件，就可以看到如下程序编译窗口

在输入程序前需要先选择板号和 COM 口， COM 口号可以在我的电脑右键管理里设备管理器里看到，实例中 COM 口为 COM13

板号的选择就需要您根据您自己 Arduino 的型号选择，实例中使用的为 Arduino mega168/mega328，需选择 Arduino Diecimila， Duemilanove， or Nano w/ATmega 168， 若硬件为 Arduino Mega 328，需要选择 Arduino Duemilanove or Nano w/ATmega 328； 若硬件为 Arduino Mega 1280 即需选择 Arduino Mega

基本设置完毕就可以编写程序了

Arduino 基本语言概述

Arduino 使用起来要比其他微处理器更易懂，与 Basic Stamp 有些相似， Arduino 的 编程语言更为简单和人性化， Arduino 编程语言基于 C 语言，但其实用性要远高于 C 语言，主要由于它将一些常用语句组合函数化，例如：延时函数 delay(1000)即为一秒
1、 Arduino 程序基本架构
一个 Arduino 程序分为两部分；Void setup()在这个函数里放置初始化 Arduino 的程序， 使主循环程序在开始之前设置好相关参数
2、 Arduino 常用编程语言
（ 1） pinMode(pin， mode)——将一个引脚配置成输入或者输出
（ 2） digitalWrite(pin， value)——打开一个数值引脚将其赋值高电平或者低电平，此引脚必须是前面定义过的输入或者输出模式，否则 digitalWrite 不生效
（ 3） digitalRead（ pin）——读取一个输入状态的引脚值。当引脚处于高电平状态时返回 HIGH，否则返回 LOW
（ 4） analogWrite(pin， value)——改变该引脚的 PWM 输出数值，引脚可以是 3、 5、6、 9、 10、 11。 PWM 值的改变范围是 0～255，对应的电压输出值是 0～5V
（ 5） analogRead(pin)——读取模拟输入引脚的值，并将其表示为 0～1023 之间的数值，对应 0～5V 的电压值
（ 6） delay(ms)——延迟一定毫秒的时间
（ 7） Serial.begin(speed)——为与 Arduino 串口通信做准备，我们可以通过 Arduino的上位机软件检测返回值，这里设置通信的波特率， 我们通常使用 9600，我们也可以使用其他的通信波特率，但是最大值是 115200
（ 8） Serial.read()——读取一个字节的串行数据
（ 9） Serial.print(data， encoding)——将数据通过串口传回， encoding 指明数据传回类型，默认为纯文本格式
（ 10） Serial.println(data， encoding)——与 Serial.print(data)相同，只是在传回数据的末尾多加一个换行符（ \r\n）。换行符的意义就等于你在 输入一些文字后敲入的回车键

PWM 控制电机转速

你知道什么是直流电机吗？定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动 机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分 称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、 主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动 势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

PWM 基本原理

PWM 是通过控制固定电压的直流电源开关频率， 从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。 PWM 可应用在许多方面， 如电机调速、 温度控制、 压力控制等。在 PWM 驱动控制的调整系统中，接一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压 的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。实验用到的主要设备有： Arduino 控制器、 USB 下载线、直流电机、扇叶、 IRF520、1N4007、按键、电阻、大面包板和跳线。

PWM 控制电机转速实验实物连接图

PWM 控制电机转速实验面包板插接图

PWM 控制电机转速实验原理图
按上图所示的原理图搭接好电路，然后将下面的例子程序下载到 Arduino 控制器中

当我们按下启动按键时电机开始转动，电机转动速度很慢，当我们多次按动按键时电机转动速度逐渐加快，最终电机转动速度达到最大。然后我们按下减速按键，多 次按下减速按键电机转速会逐渐减慢，最终电机停止转动

红外热释电传感器人体检测报警

红外热释电传感器响应空间内红外线的变化，它们只响应变化，因此只有当人体移动时才能告诉我们房间内有人，并且在移动。那些用于防窃报警的传感器通常提供 一些可作为开关连接到数字输入电路的端子。这些传感器特别易于安装，这是超过光电开关的显著优点。它们通常具有更宽广，可通过改变透镜来调整的灵敏度区域，这 些透镜通常是随设备一起提供的。这些设备中通常有一个用来缩短延迟时间的电位计，但是同样，我们不能将延迟时间缩短到 0，最短时间取决于所购买的传感器

红外热释电传感器的结构及原理

红外热释电传感器主要是由一种高热电系数的材料， 如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为 2mm×1mm 的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测 元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应 管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若 干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大 70分贝以上，这样就可以测出 10～20 米范围内人的行动。 菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发 出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。

红外热释电传感器工作原理图
人体辐射的红外线中心波长为 9～10um， 而探测元件的波长灵敏度在 0.2～20um 范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通 过光的波长范围为 7～10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。

被动式热释电红外探头的优缺点

优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小、隐蔽性好、价格低廉。
缺点：①容易受各种热源、光源干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。②环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降， 有时造成短时失灵。
抗干扰性能：① 防小动物干扰：探测器安装在推荐地使用高度，对探测范围内地面上地小动物，一般不产生报警。②抗电磁干扰：探测器的抗电磁波干扰性能符合 GB10408 中 4.6.1 要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。③抗灯光干扰：探测器在正常灵敏度的范围内，受 3 米外 H4 卤素灯透过玻璃照射，不产生报警。 红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感,而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感。 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。

规格参数：

1.探测角度 120 度；
2.探测距离 7 米；
3.TTL 开关信号输出,有信号输出高电平（3.3V 左右）， 无信号输出低电平（0.4V 左右）；
4.触发时间可调；
5.常用于做防盗器等设备；
6.模块已强制设置为可重复触发工作方式；
7.引脚定义： （-）电源地， （OUT）信号输出，(+)电源正。
实验用的主要设备： Arduino 控制器、 USB 下载线、红外热释电传感器、发光二极管、电阻、传感器连接线、大面包板和跳线。

红外热释电传感器人体检测实验实物连接图

红外热释电传感器人体检测实验面包板插接图

红外热释电传感器人体检测实验原理图
按上图所示的原理图搭接好电路，然后将下面的例子程序下载到 Arduino 控制器中。

当红外热释电传感器检测到有人经过时， LED 灯会闪烁。 如果没有人经过时， LED灯会熄灭。

数字传感器控制流水灯

干簧管可以作为传感器用，用于计数， 限位等等。例如，有一种自行车公里计，就是在轮胎上粘上磁铁，在一旁固定上干簧管构成的。把干簧管装在门上，可作为开 门时的报警用，也可作为开关使用。 实验用到的主要设备有： Arduino 控制器、 USB 下载线、干簧管、倾角传感器、发光二极管、电阻、传感器连接线、大面包板和跳线。

干簧管控制流水灯实验图

干簧管控制流水灯实验面包板插接图

干簧管控制流水灯实验原理图

倾角控制流水灯实验实物连接图

倾角控制流水灯实验面包板插接图

倾角控制流水灯实验原理图
按上图所示的原理图搭接好电路，然后将下面的例子程序下载到 Arduino 控制器中。

当磁钢靠近干簧管时， LED 灯会循环交替闪烁。也可以将干簧管换成倾角传感器，当倾角传感器有倾斜时， LED 灯会循环交替闪烁。

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