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標(biāo)題: Arduino基礎(chǔ)入門教程（共61頁精彩pdf下載） [打印本頁]

作者: qq694318432 時間: 2018-8-12 10:40
標(biāo)題: Arduino基礎(chǔ)入門教程（共61頁精彩pdf下載）
第 1 章進(jìn)入 Arduino 的世界
歡迎來到 Arduino 的世界！Arduino 是一個開源的開發(fā)平臺，在全世界范圍內(nèi)成千上萬的人正在用它開發(fā)制作一個又一個電子產(chǎn)品，這些電子產(chǎn)品包括從平時生活的小物件到時下流行的 3D 打印機(jī)，它降低了電子開發(fā)的門檻，即使是從零開始的入門者也能迅速上手，制作有趣的東西，這便是開源 Arduino 的魅力。通過本書的介紹，讀者對 Arduino 會有一個更全面的認(rèn)識。
本章知識點(diǎn)：
Arduino 的起源與發(fā)展
Arduino 的特點(diǎn)
Arduino 開發(fā)板簡介
Arduino 的未來展望

1.1 什么是 Arduino
什么是 Arduino？相信很多讀者會有這個疑問，也需要一個全面而準(zhǔn)確的答案。不僅是讀者，很多使用 Arduino 的人也許對這個問題都難以給出一個準(zhǔn)確的說法，甚至認(rèn)為手中的開發(fā)板就是Arduino，其實(shí)這并不準(zhǔn)確。那么，Arduino 究竟該如何理解呢？1.1.1 Arduino 不只是電路板Arduino 是一種開源的電子平臺，該平臺最初主要基于 AVR 單片機(jī)的微控制器[1]和相應(yīng)的開發(fā)軟件，目前在國內(nèi)正受到電子發(fā)燒友的廣泛關(guān)注。自從 2005 年 Arduino 騰空出世以來，其硬件和開發(fā)環(huán)境一直進(jìn)行著更新迭代。現(xiàn)在 Arduino 已經(jīng)有將近十年的發(fā)展歷史，因此市場上稱為Arduino的電路板已經(jīng)有各式各樣的版本了。Arduino開發(fā)團(tuán)隊(duì)正式發(fā)布的是Arduino Uno和ArduinoMega 2560，如圖 1-1 和圖 1-2 所示。

Arduino 項(xiàng)目起源于意大利，該名字在意大利是男性用名，音譯為“阿爾杜伊諾”，意思為“強(qiáng)壯的朋友”，通常作為專有名詞，在拼寫時首字母需要大寫。其創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)成員包括：Massimo Banzi、David Cuartielles、Tom Igoe、Gianluca Martino、David Mellis 和 Nicholas Zambetti 6 人。Arduino 的出現(xiàn)并不是偶然，Arduino 最初是為一些非電子工程專業(yè)的學(xué)生設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)者最初為了尋求一個廉價好用的微控制器開發(fā)板從而決定自己動手制作開發(fā)板，Arduino 一經(jīng)推出，因其開源、廉價、簡單易懂的特性迅速受到了廣大電子迷的喜愛和推崇。幾乎任何人，即便不懂電腦編程，利用這個開發(fā)板也能用 Arduino 做出炫酷有趣的東西，比如對感測器探測做出一些回應(yīng)、閃爍燈光、控制馬達(dá)等。

Arduino 的硬件設(shè)計(jì)電路和軟件都可以在官方網(wǎng)站上獲得，正式的制作商是意大利的SmartProjects, 許多制造商也在生產(chǎn)和銷售他們自己的與 Arduino 兼容的電路板和擴(kuò)展板，但是由 Arduino 團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和支持的產(chǎn)品需要始終保留著 Arduino 的名字。所以，Arduino更加準(zhǔn)確的說法是一個包含硬件和軟件的電子開發(fā)平臺，具有互助和奉獻(xiàn)的開源精神以及團(tuán)隊(duì)力量。

1.1.2 Arduino 程序的開發(fā)過程
由于 Arduino 主要是為了非電子專業(yè)和業(yè)余愛好者使用而設(shè)計(jì)的，所以 Arduino 被設(shè)計(jì)成一個小型控制器的形式，通過連接到計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。Arduino 開發(fā)過程是：
（1）開發(fā)者設(shè)計(jì)并連接好電路；
（2）將電路連接到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行編程；
（3）將編譯通過的程序下載到控制板中進(jìn)行觀測；
（4）最后不斷修改代碼進(jìn)行調(diào)試以達(dá)到預(yù)期效果。

1.2 為什么要使用 Arduino

在嵌入式開發(fā)中，根據(jù)不同的功能開發(fā)者會用到各種不同的開發(fā)平臺。而 Arduino 作為新興開發(fā)平臺，在短時間內(nèi)受到很多人的歡迎和使用，這跟其設(shè)計(jì)的原理和思想是密切相關(guān)的。首先，Arduino 無論是硬件還是軟件都是開源的，這就意味著所有人都可以查看和下載其源碼、圖表、設(shè)計(jì)等資源，并且用來做任何開發(fā)都可以。用戶可以購買克隆開發(fā)板和基于 Arduino 的開發(fā)板，甚至可以自己動手制作一個開發(fā)板。但是自己制作的不能繼續(xù)使用 Arduino 這個名稱，可以自己命名，比如 Robotduino。

其次，正如林納斯·本納第克特·托瓦茲的 Linux 操作系統(tǒng)一樣，開源還意味著所有人可以下載使用并且參與研究和改進(jìn) Arduino，這也是 Arduino 更新?lián)Q代如此迅速的原因。全世界各種電子愛好者用 Arduino 開發(fā)出各種有意思的電子互動產(chǎn)品。有人用它制作了一個自動除草機(jī)，去上班的時候打開，不久花園里的雜草就被清除干凈了！有人用它制作微博機(jī)器人，配合一些傳感器監(jiān)測植物的狀態(tài)，并及時發(fā)微博來提醒主人，植物什么時間該澆水、施肥、除草等，非常有趣。

圖 1-3 所示為日本一開發(fā)者用 Arduino 和 Kinect 制作的可以自己接住丟掉垃圾的智能垃圾桶。

Arduino 可以和 LED、點(diǎn)陣顯示板、電機(jī)、各類傳感器、按鈕、以太網(wǎng)卡等各類可以輸出輸入數(shù)據(jù)或被控制的任何東西連接，在互聯(lián)網(wǎng)上各種資源十分豐富，各種案例、資料可以幫助用戶迅速制作自己想要制作的電子設(shè)備。在應(yīng)用方面，Arduino 突破了傳統(tǒng)的依靠鍵盤、鼠標(biāo)等外界設(shè)備進(jìn)行交互的局限，可以更方便地進(jìn)行雙人或者多人互動，還可以通過 Flash、Processing 等應(yīng)用程序與 Arduino 進(jìn)行交互。

1.3 Arduino 硬件的分類
在了解 Arduino 起源以及使用 Arduino 制作的各種電子產(chǎn)品之后，接下來對 Arduino 硬件和開發(fā)板，以及其他擴(kuò)展硬件進(jìn)行初步的了解和學(xué)習(xí)。

1.3.1 Arduino 開發(fā)板
Arduino 開發(fā)板設(shè)計(jì)得非常簡潔，一塊 AVR 單片機(jī)、一個晶振或振蕩器和一個 5V 的直流電源。常見的開發(fā)板通過一條 USB 數(shù)據(jù)線連接計(jì)算機(jī)。Arduino 有各式各樣的開發(fā)板，其中最通用的是Arduino UNO。另外，還有很多小型的、微型的、基于藍(lán)牙和 Wi-Fi 的變種開發(fā)板。還有一款新增的開發(fā)板叫做 Arduino Mega 2560，它提供了更多的 I/O 引腳和更大的存儲空間，并且啟動更加迅速。以 Arduino UNO 為例，Arduino UNO 的處理器核心是 ATmega 328，同時具有 14 路數(shù)字輸入/輸出口（其中 6 路可作為 PWM 輸出），6 路模擬輸入，一個 16MHz 的晶體振蕩器，一個 USB 口，一個電源插座，一個 ICSP header 和一個復(fù)位按鈕。因?yàn)?Arduino UNO 開發(fā)板的基礎(chǔ)構(gòu)成在一個表里顯示不下，所以這里特意設(shè)計(jì)了兩個表來展示，如表 1-1 和表 1-2 所示。

Arduino UNO 可以通過以下三種方式供電，能自動選擇供電方式：
外部直流電源通過電源插座供電；
電池連接電源連接器的 GND 和 VIN 引腳；
USB 接口直接供電，圖 1-4 所示的穩(wěn)壓器可以把輸入的 7V~12V 電壓穩(wěn)定到 5V。

在電源接口上方，一個右側(cè)引出 3 個引腳，左側(cè)一個比較大的引腳細(xì)看會發(fā)現(xiàn)上面有AMST1117 的字樣，其實(shí)這個芯片是個三端 5V 穩(wěn)壓器，電源口的電源經(jīng)過它穩(wěn)壓之后才給板子輸入，其實(shí)電源適配器內(nèi)已經(jīng)有穩(wěn)壓器，但是電池沒有。可以理解為它是一個安檢員，一切從電源口經(jīng)過的電源都必須過它這一關(guān)，這個“安檢員”對不同的電源會進(jìn)行區(qū)別對待。

首先，AMS1117 的片上微調(diào)把基準(zhǔn)電壓調(diào)整到 1.5%的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。再者根據(jù)輸入電壓的不同而輸出不同的電壓，可提供 1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5V 穩(wěn)定輸出，電流最大可達(dá) 800mA，內(nèi)部的工作原理這里不必去探究，讀者只需要知道，當(dāng)輸入 5V 的時候輸出為 3.3V，輸入 9V 的時候輸出才為 5V，所以用 9V（9V~12V 均可，但是過高的電源會燒壞板子）電源供電的原因就在這，如使用 5V 的適配器與 Arduino 連接，之后連接外設(shè)做實(shí)驗(yàn)，會發(fā)現(xiàn)一些傳感器沒有反應(yīng)，這就是某些傳感器需要 5V的信號源，可是板子最高輸出只能達(dá)到 3.3V，必然有問題。

重置按鈕和重置接口都用于重啟單片機(jī)，就像重啟電腦一樣。若利用重置接口來重啟單片機(jī)，應(yīng)暫時將接口設(shè)置為 0V 即可重啟。
GND 引腳為接地引腳，也就是 0V。A0~A5 引腳為模擬輸入的 6 個接口，可以用來測量連接到引腳上的電壓，測量值可以通過串口顯示出來。當(dāng)然也可以用作數(shù)字信號的輸入輸出。Arduino 同樣需要串口進(jìn)行通信，圖 1-4 所示的串口指示燈在串口工作的時候會閃爍。Arduino通信在編譯程序和下載程序時進(jìn)行，同時還可以與其他設(shè)備進(jìn)行通信。而與其他設(shè)備進(jìn)行通信時則需要連接 RX（接收）和 TX（發(fā)送）引腳。ATmega 328 芯片中內(nèi)置的串口通信硬件是可以通過同步和異步模式工作的。同步模式需要專用的信號來表示時鐘信息，而 Arduino 的串口（USART 外圍設(shè)備，即通用同步/異步接收發(fā)送裝置）工作在異步模式下，這和大多數(shù) PC 的串口是一致的。數(shù)字引腳 0 和 1 分別標(biāo)注著 RX 和 TX，表明這兩個可以當(dāng)做串口的引腳是異步工作的，即可以只接收、發(fā)送，或者同時接收和發(fā)送信號。

1.3.2 Arduino 擴(kuò)展硬件
與 Arduino 相關(guān)的硬件除了核心開發(fā)板外，各種擴(kuò)展板也是重要的組成部分。Arduino 開發(fā)板設(shè)計(jì)的可以安裝擴(kuò)展板，即盾板進(jìn)行擴(kuò)展。它們是一些電路板，包含其他的元件，如網(wǎng)絡(luò)模塊、GPRS 模塊、語音模塊等。在圖 1-4 所示的開發(fā)板兩側(cè)可以插其他引腳的地方就是可以用于安裝其他擴(kuò)展板的地方。它被設(shè)計(jì)為類似積木、通過一層層的疊加而實(shí)現(xiàn)各種各樣的擴(kuò)展功能。例如Arduino UNO 同 W5100 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展板可以實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)的功能，堆插傳感器擴(kuò)展板可以擴(kuò)展 Arduino 連接傳感器的接口。圖 1-5 和圖 1-6 為 Arduino 同擴(kuò)展板連接的例子。

雖然 Arduino 開發(fā)板支持很多擴(kuò)展板來擴(kuò)展功能，但其擴(kuò)展插座中引腳的間距并不嚴(yán)格規(guī)整。仔細(xì)觀察開發(fā)板會發(fā)現(xiàn)上面兩個最遠(yuǎn)的引腳之間距離為 4.064mm，這與標(biāo)準(zhǔn)的 2.54mm 網(wǎng)格的面包板及其他擴(kuò)展工具并不兼容，盡管要求改正的呼聲很強(qiáng)烈，但是這個誤差卻很難改正，一旦改正將使得原來的大量擴(kuò)展板變得不兼容，所以這個誤差便沒有去改動。
雖然這個誤差沒有改動，但是很多公司和個人在生產(chǎn) Arduino 兼容的產(chǎn)品時兼顧增加了額外兩行 2.54mm 的針孔來解決這個問題，另外美國 Gravitech公司完全舍棄了擴(kuò)展板兼容來解決這個問題。

1.4 Arduino 展望未來

Arduino 自誕生以來，簡單、廉價的特點(diǎn)使得 Arduino 如同雨后春筍般迅速風(fēng)靡全球，在不斷發(fā)展的同時，Arduino 也在發(fā)揮著更重要的作用。本節(jié)將對 Arduino 發(fā)展的特點(diǎn)和未來發(fā)展做一點(diǎn)總結(jié)和展望。

1.4.1 創(chuàng)客文化在介紹 Arduino 發(fā)展前景之前，首先需要了解逐漸興起的“創(chuàng)客”文化。什么是“創(chuàng)客”？“創(chuàng)客”一詞來源于英文單詞“Maker”，指的是不以盈利為目標(biāo)，努力把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人。其實(shí)就是熱愛生活，愿意親手創(chuàng)新為生活增加樂趣的一群人。他們精力旺盛，堅(jiān)信世界會因?yàn)樽约旱膭?chuàng)意而改變。創(chuàng)客文化興起于國外，經(jīng)過一段時間紅紅火火的發(fā)展，如今已經(jīng)成為一種潮流。國內(nèi)也不示弱，一些硬件發(fā)燒友了解到國外的創(chuàng)客文化后被其深深吸引，經(jīng)過圈子中的口口相傳，大量的硬件、軟件、創(chuàng)意人才聚集在了一起。各種社區(qū)、空間、論壇的建立使得創(chuàng)客文化在中國真正流行起來。北京、上海、深圳已經(jīng)發(fā)展成為中國創(chuàng)客文化的三大中心。那么，是什么推動創(chuàng)客文化如此迅猛發(fā)展呢？眾所周知，硬件的學(xué)習(xí)和開發(fā)是有一定的難度的，人人都想通過簡單的方式實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)意，于是開源硬件應(yīng)運(yùn)而生。而開源硬件平臺中知名度較高的應(yīng)該就是日漸強(qiáng)大的 Arduino 了。Arduino 作為一款開源硬件平臺，一開始被設(shè)計(jì)的目標(biāo)人群就是非電子專業(yè)尤其是藝術(shù)家學(xué)習(xí)使用的，讓他們更容易實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)意。當(dāng)然，這不是說 Arduino 性能不強(qiáng)、有些業(yè)余，而是表明Arduino 很簡單，易上手。Arduino 內(nèi)部封裝了很多函數(shù)和大量的傳感器函數(shù)庫，即使不懂軟件開發(fā)和電子設(shè)計(jì)的人也可以借助 Arduino 很快創(chuàng)作出屬于自己的作品。可以說 Arduino 與創(chuàng)客文化是相輔相成的。

一方面，Arduino 簡單易上手、成本低廉這兩大優(yōu)勢讓更多的人都能有條件和能力加入創(chuàng)客大軍；另一方面，創(chuàng)客大軍的日益擴(kuò)大也促進(jìn)了 Arduino 的發(fā)展。各種各樣的社區(qū)、論壇的完善，不同的人、不同的環(huán)境、不同的創(chuàng)意每時每刻都在對Arduino進(jìn)行擴(kuò)展和完善。在2011年舉行的GoogleI/O 開發(fā)者大會上，Google 公司發(fā)布了基于 Arduino 的 Android Open Accessory 標(biāo)準(zhǔn)和 ADK 工具，這使得大家對 Arduino 的巨大的發(fā)展前景十分看好。Arduino 發(fā)展?jié)摿薮螅瓤梢宰寗?chuàng)客根據(jù)創(chuàng)意改造成為一個小玩具，也可以大規(guī)模制作成工業(yè)產(chǎn)品。國內(nèi)外 Arduino 社區(qū)良好的運(yùn)作和維護(hù)使得幾乎每一個創(chuàng)意都能找到實(shí)現(xiàn)的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，相信隨著城市的不斷發(fā)展，人們對生活創(chuàng)新的不斷追求，會有越來越多的人聽說 Arduino、了解 Arduino、玩轉(zhuǎn) Arduino。
1.4.2 快速原型設(shè)計(jì)
縱觀計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展，從 0 和 1 相間的二進(jìn)制語言到匯編語言，從 K&R 的 C 語言到現(xiàn)在各式各樣的高級語言，計(jì)算機(jī)語言正在逐漸變成更自由、更易學(xué)易懂的大眾化語言。硬件的發(fā)展已經(jīng)逐漸降低軟件開發(fā)的復(fù)雜性，編程的門檻正在逐漸降低。曾有人預(yù)言：未來的時代，程序員將要消失，編程不再是局限人們思維和靈感的桎梏。在軟件行業(yè)飛速發(fā)展的現(xiàn)在，幾乎任何具有良好邏輯思維能力的人只要對某些產(chǎn)品感興趣，就可以通過互聯(lián)網(wǎng)獲得足夠的資源從而成為一名軟件開發(fā)人員。

而 Arduino 的出現(xiàn)，讓人們看到了不僅是軟件，硬件的開發(fā)也越來越簡單和廉價。不必從底層開始學(xué)習(xí)開發(fā)計(jì)算機(jī)的特性讓更多的人從零上手，將自己的靈感用最快的速度轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)。以
Arduino 為其中代表的開源硬件，降低了入行的門檻，從而設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品不再是專業(yè)領(lǐng)域電子工程師的專利，“自學(xué)成才”的電子工程師正在逐漸成為可能。
開源硬件將會使得軟件同硬件、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)更好的結(jié)合到一起，在未來的一段時間里，開源硬件將會有非常好的發(fā)展，最終形成硬件產(chǎn)品少兒化、平民化、普及化的趨勢。同時，Arduino 的簡單易學(xué)也會成為一些電子愛好者進(jìn)入電子行業(yè)的一塊基石，隨著使用 Arduino 制作電子產(chǎn)品的深入，相應(yīng)的也會對硬件進(jìn)行更深層次的探索。在簡單易學(xué)的前提下，比一開始就學(xué)習(xí)單片機(jī)、匯編入行要簡單有趣得多。
Arduino 開源和自由的設(shè)計(jì)無疑是全世界電子愛好者的福音，大量的資源和資料讓很多人快速學(xué)習(xí) Arduino，開發(fā)一個電子產(chǎn)品開始變得簡單。互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展讓科技的腳步加快，互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品正在變得更簡單。利用 Arduino，電子愛好者們可以快速設(shè)計(jì)出原型，從而根據(jù)反饋改進(jìn)出更加穩(wěn)定可靠的版本。

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見2樓

作者: qq694318432 時間: 2018-8-12 10:41

arduino基礎(chǔ)入門教程

arduino基礎(chǔ)入門教程.pdf

6.01 MB, 下載次數(shù): 435, 下載積分: 黑幣 -5

作者: admin 時間: 2018-8-12 15:28
好資料，51黑有你更精彩!!!

作者: rz1976 時間: 2018-8-24 15:54

好資料，51黑有你更精彩!!

作者: xxxx7 時間: 2018-11-25 08:06
51黑有你更精彩!!!

作者: 13421349847 時間: 2018-11-25 15:39
門外漢不知道能不能學(xué)會

作者: qianshiyeyun 時間: 2018-12-1 16:58
真好啊，可惜沒有黑幣了

作者: jct1982 時間: 2018-12-4 19:36
真好啊，可惜沒有黑幣了

作者: Ufosckj 時間: 2018-12-6 15:45
好東西！學(xué)習(xí)！

作者: lbaqy 時間: 2018-12-7 00:29
初學(xué)者很有用啊

作者: lbaqy 時間: 2018-12-8 09:08
好東西學(xué)習(xí)用

作者: AKUMASAlly 時間: 2018-12-11 03:18
好棒，對于初學(xué)者的我來講太有用了

作者: wweiliang 時間: 2018-12-11 08:06
正想入門！！！

作者: zhlip 時間: 2019-4-4 04:59
感謝分享

作者: tigerzq 時間: 2019-4-4 11:16
好資料，下來看看

作者: zorrowx 時間: 2019-7-9 17:23
好資料，好喜歡

作者: 盛世游龍 時間: 2020-1-15 15:36
謝謝樓主分享！

作者: acacxhm7 時間: 2020-2-4 20:36
這個上手相對簡單，適合新手

作者: 13181232193 時間: 2020-2-16 18:20
好資料，51黑有你更精彩!!!

作者: xmfjfhcel 時間: 2020-2-28 11:36
感覺書沒寫完……意猶未盡啊…………樓主有PDF更新的嗎？

作者: 快來拔蘿卜 時間: 2020-4-23 12:21
太棒了

作者: 快來拔蘿卜 時間: 2020-4-23 12:21
真的很不錯！！！

作者: rainysnk 時間: 2020-4-23 21:34
多謝樓主分享

作者: xnhtao 時間: 2020-4-24 16:32
感謝樓主分享，謝謝

作者: zh363839 時間: 2020-4-24 17:10
相見恨晚，終于找到糧食了

作者: lxw_9966 時間: 2021-10-23 19:05
我是個新人，剛接觸arduino，很想得到這本PDF，但只有2個幣，實(shí)在可悲！但還應(yīng)該為樓主的無私分享點(diǎn)贊！

作者: lijn 時間: 2022-6-11 08:07
下載了解一下，樓主資料不錯。

作者: fangfei7yue 時間: 2022-7-6 09:30

好資料，51黑有你更精彩!!!

作者: 不忘初心♀ 時間: 2022-9-12 22:13
好資料，51黑有你更精彩!!

作者: wf72663 時間: 2022-9-13 11:57
好資料，51黑有你更精彩!!

作者: hmsd 時間: 2022-9-20 16:09
好資料，51黑有你更精彩!!

作者: BCGS 時間: 2022-9-21 09:19
初學(xué)好好研究一下

作者: ssgemini 時間: 2022-11-25 14:14
感謝提供資料
第一次接觸Arduino 真的需要這樣有基礎(chǔ)的教學(xué)資料來引導(dǎo)！

作者: ziba108 時間: 2023-7-29 17:50
好資料，51黑有你更精彩!!!

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