(RB-13K021)爱上Arduino互动入门套件

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。此套件完全考虑初学者学习兴趣，按照书中内容精心编排，每个实验均配有电路原理图、元件插接图和实物连接图，实验详细说明和具有功能注释的例子程序，由易到难，循序渐进，打好学习基础，启发创新思维，领悟开源创意文化，这款套件是带你进入互动新媒体领域和电子世界的必备之选。

Carduino UNO 技术参数

微处理器：ATmega328
Flash 内存：32 KB (ATmega328 其中0.5 KB 用于引导程序）
工作电压：5V
输入电压：接上USB 时无须外部供电或外部7V~12V DC 输入
输出电压：5V DC 输出和3.3V DC 输出和外部电源输入
时钟频率：16 MHz
输入电压：7-12V（推荐）
输入电压：6-20V（限制）
支持USB 接口协议及供电(不需外接电源)
支持ISP 下载功能
数字I/O 端口：14（6 个PWM 输出口）
模拟输入端口：6
直流电流：40mA（I/O 端口）
直流电流：50mA（3.3V 端口）
EEPROM：1 KB (ATmega328)
SRAM：2 KB (ATmega328)
尺寸：75x55x15mm

Arduino编译环境下载

当前最新版Arduino 1.6.5 下载地址: http://www.arduino.cc/en/Main/Software

Arduino点亮LED实验

点亮13号引脚的LED灯，持续一秒，然后灭掉，再持续一秒，一直循环。
在这第一个实验中，我们假设读者使用控制器的型号是Arduino UNO，并获取了Arduino开发环境，而且已经安装了USB驱动。

连接Arduino控制板和电脑

将USB线一端插在Arduino控制板上，一端插在电脑的USB接口上。（独立工作时Arduino控制板可以选择从USB供电, 也可以选择由电源适配器供电）

设置Arduino开发环境语言

打开Arduino主程序后，软件会自动识别系统的语言，然后设置开发环境为系统语言，如果需要设置为其他语言同样可以，只要打开：File > Preferences，找到Editor language项，将其设为需要的语言（例如：简体中文），然后关闭Arduino主程序并重新打开，开发环境界面就会变成中文。

打开LED blink例程

打开软件选择文件 - 示例 - 01.Basics - Blink

blink

设置板卡型号

Arduino包括多种版本的主控器，其中比较常见的是Uno、Leonardo以及Mega系列的控制器。在软件上点击工具然后在“板”一项下选择相应的型号，这时你需要根据自己的主控硬件的固件类型来选择板卡。（样例中选用的是以Uno为bootloader的控制器）
工具 - 板 - Arduino Uno

设置串口

工具 > 串口 > xx，这里的xx应选择在你的电脑设备管理器中看到的一致。

下载程序

如图，点击验证，程序只进行了验证，而没有下载到控制器中，下载需要再点击上传键；若直接点击上传键，将程序会先进行验证然后直接下载程序到你的Arduino控制板上。

程序效果

程序运行的效果就是：Adruino Uno板载的13号引脚LED灯在闪烁。

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。