本书在“大众创业,万众创新”的时代背景下,结合当前高等院校创新实践课程,总结基于Arduino开源硬件的开发方法,并给出系统开发Arduino智能硬件产品的实际案例。其主要内容包括四个方面: Arduino开源硬件与Arduino开发板、开发环境及编程语言,介绍了开源硬件开发的基本知识和方法,包括开源硬件的发展、常用的开发板以及Arduino IDE的使用和相关的编程语言等; Arduino开发产品的基本方法,包括硬件设计方法Fritzing的使用、Arduino入门程序设计和扩展板的使用; 外围硬件及传感器使用方法,包括智能开源硬件平台、传感器和模块,从功能、电路连接和实例程序等方面介绍其使用方法; 综合案例的开发,包括控制类项目开发,交互类项目开发以及大型综合项目开发。本书内容由浅入深,引导读者先思考后实践,将创新思维与实践案例相结合,以满足不同层次的人员需求。同时,本书提供实际项目的硬件设计图和软件实现代码,供读者自学和提高使用。 本书可作为大学信息与通信工程及相关专业的本科生教材,也可以作为智能硬件爱好者的创新手册或从事物联网、创新开发和设计的专业技术人员的参考书,还可以为创客

第3章 CHAPTER 3

Arduino编程语言




Arduino编程语言是建立在C/C++语言基础上的,即以C/C++语言为基础,通过把AVR单片机(微控制器)相关的一些寄存器参数设置等进行函数化,以利于***更加快速地使用,其主要使用的函数包括: 数字I/O操作、模拟I/O操作、**I/O操作、时间、中断、通信和数学等多种函数。 3.1Arduino编程基础 Arduino的程序结构主要包括两部分: void setup()和void loop()。其中,前者是声明变量及引脚名称(例如: int val;int ledPin=13;),是在程序开始时使用,初始化变量、引脚模式、调用库函数等(例如: pinMode(ledPin,OUTUPT);)。而void loop(),是在setup()函数之后,voidloop()程序不断地循环执行,是Arduino的主体。 主要使用的关键字有: if、if…else、for、switch、case、while、do…while、break、continue、return、goto。 语法符号: 每条语句以分号“;”结尾,每段程序以花括号“{}”括起来。 数据类型: boolean、char、int、unsigned int、long、unsigned long、float、double、string、array、void。 常量: HIGH或者LOW,表示数字I/O引脚的电平,HIGH表示高电平(1),LOW表示低电平(0)。INPUT或者OUTPUT,表示数字I/O引脚的方向,INPUT表示输入(高阻态),OUTPUT表示输出(AVR能提供5V电压,40mA电流)。TRUE或者FALSE,TRUE表示真(1),FALSE表示假(0)。 1. setup() 当程序开始运行时,函数调用一次。用于在循环loop()开始执行之前定义初始环境属性,如引脚模式(INPUT或OUTPUT)、启动串行端口等。在setup()中声明的变量在loop()中是不可访问的。语法规则为void setup() {},举例如下:
void setup()
{
pinMode(8, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}


void loop()
{
Serial.print('.');
delay(1000);
}
2. loop() 连续执行包含在其内的代码行,直到程序停止。loop()函数与setup()一起使用。每秒执行loop()的次数可以用delay()和delayMicroseconds()函数来控制。 语法规则为loop() {},举例如下:
void setup()
{
pinMode(WLED, OUTPUT); //设置板载LED引脚为输出
}
void loop()
{
digitalWrite(WLED, HIGH); //设置LED为开
delay(1000); //延迟1s
digitalWrite(WLED, LOW); //设置LED为关
delay(1000); //延迟1s
}

目录
第0章开源硬件概述
0.1Arduino
0.2Raspberry Pi
0.3BeagleBone
0.4Cubieboard
本章习题
第1章Arduino开源硬件
1.1Arduino UNO开发板
1.1.1概述
1.1.2技术规范
1.2Arduino YUN开发板
1.2.1概述
1.2.2技术规范
1.3Arduino DUE开发板
1.3.1概述
1.3.2技术规范
1.4Arduino MEGA 2560开发板
1.4.1概述
1.4.2技术规范
1.**rduino LEONARDO开发板
1.5.1概述
1.5.2技术规范
1.6Arduino ETHERNET开发板
1.6.1概述
1.6.2技术规范
1.7Arduino ROBOT
1.7.1概述
1.7.2技术规范
1.8Arduino NANO开发板
1.8.1概述
1.8.2技术规范
本章习题
第2章Arduino软件开发平台
2.1Arduino平台特点
2.2Arduino IDE的安装
2.3Arduino IDE的使用
本章习题
第3章Arduino编程语言
3.1Arduino编程基础
3.2数字I/O引脚的操作函数
3.3模拟I/O引脚的操作函数
3.4**I/O操作函数
3.5时间函数
3.6中断函数
3.7串口通信函数
本章习题
第4章Arduino硬件设计平台
4.1Fritzing软件简介
4.1.1主界面
4.1.2项目视图
4.1.3工具栏
4.2Fritzing使用方法
4.2.1查看元件库已有元件
4.2.2添加新元件到元件库
4.2.3添加新元件库
4.2.4添加或删除元件
4.2.5添加元件间连线
4.3Arduino电路设计
4.4Arduino开发平台样例与编程
本章习题
第5章Arduino开发基础
5.1入门开发例程
5.1.1Blink
5.1.2AnalogReadSerial
5.1.3DigitalReadSerial
5.1.4Fade
5.1.5ReadAnalogVoltage
5.2数字信号处理开发例程
5.2.1BlinkWithoutDelay
5.2.2Button
5.2.3Debounce
5.2.4DigitalInputPullup
5.2.5StateChangeDetection
5.2.6toneKeyboard
5.2.7toneMelody
5.2.8toneMultiple
5.2.9tonePitchFollower
5.3模拟信号处理开发例程
5.3.1AnalogInOutSerial
5.3.2AnalogInput
5.3.3AnalogWriteMega
5.3.4Calibration
5.3.5Fading
5.3.6Smoothing
本章习题
第6章Arduino扩展板
6.1Arduino以太网扩展板
6.1.1概述
6.1.2技术规范
6.2Arduino GSM扩展板
6.2.1概述
6.2.2技术规范
6.3Arduino电机扩展板
6.3.1概述
6.3.2技术规范
6.4Arduino 9轴运动扩展板
6.4.1概述
6.4.2技术规范
6.**rduino WiFi扩展板
6.5.1概述
6.5.2技术规范
6.6Arduino的库文件
本章习题
第7章Arduino数据采集
7.1温湿度采集
7.1.1原理
7.1.2实验代码
7.2水位采集
7.2.1原理
7.2.2实验代码
7.3光强采集
7.3.1原理
7.3.2实验代码
7.4气体传感器
7.4.1原理
7.4.2实验代码
7.5超声波传感器
7.5.1原理
7.5.2实验代码
7.6压力传感器
7.6.1原理
7.6.2实验代码
7.7风速传感器
7.7.1原理
7.7.2实验代码
7.8拍照模块
7.8.1原理
7.8.2实验代码
本章习题
第8章Arduino显示控制
8.1LED
8.1.1原理
8.1.2电路图
8.1.3实验代码
8.2数码管
8.2.1原理
8.2.2电路图
8.2.3实验代码
8.3点阵
8.3.1原理
8.3.2点阵的使用方法
8.3.3实验代码
8.4液晶LCD
8.4.1原理
8.4.2电路图
8.4.3引脚扩展
8.4.4实验代码
本章习题
第9章Arduino电流控制
9.1直流电机
9.1.1原理
9.1.2电路图
9.1.3实验代码
9.2步进电机
9.2.1原理
9.2.2电路图
9.2.3实验代码
9.3舵机
9.3.1原理
9.3.2电路图
9.3.3实验代码
9.4继电器
9.4.1原理
9.4.2电路图
9.4.3实验代码
本章习题
第10章Arduino通信控制
10.1SPI串口通信
10.1.1原理
10.1.2电路图及使用
10.1.3实验代码
10.2红外线通信
10.2.1原理
10.2.2电路图及使用
10.2.3实验代码
10.3RFID通信
10.3.1原理
10.3.2电路图及使用
10.3.3实验代码
10.4以太网通信
10.4.1原理
10.4.2电路图及使用
10.4.3实验代码
10.5WiFi通信
10.5.1原理
10.5.2电路图及使用
10.5.3实验代码
10.6蓝牙通信
10.6.1原理
10.6.2电路图及使用
10.6.3实验代码
10.7XBee通信
10.7.1原理
10.7.2电路图及使用
10.7.3实验代码
本章习题
第11章自动还原魔方人工智能项目设计
11.1功能及总体设计
11.1.1功能介绍
11.1.2总体设计
11.2模块介绍
11.2.1ESP8266模块
11.2.2输出模块
11.2.3主程序模块
11.3产品展示
11.4故障及问题分析
11.5元件清单
第12章蓝牙智能锁项目设计
12.1功能及总体设计
12.1.1功能介绍
12.1.2总体设计
12.2模块介绍
12.2.1自动解锁模块
12.2.2手动解锁模块
12.2.3手机APP
12.2.4主程序模块
12.3产品展示
12.4故障及问题分析
12.5元件清单
第13章LED多模式显示时钟项目设计
13.1功能及总体设计
13.1.1功能介绍
13.1.2总体设计
13.2模块介绍
13.2.1模式控制模块
13.2.2DS1307模块
13.2.3显示模块
13.2.4主程序模块
13.3产品展示
13.4故障及问题分析
13.5元件清单
附录A习题参考答案