视频单元在线视频

各位同学

大家好

这一节课

还是由我来给大家继续介绍开源硬件

ARDUINO

我们先来看一些利用Arduino控制板

设计制作的实验项目的照片

在这些实验作品中

有远程教学楼电控管家

智能降温巡逻小车

光控炫酷灯

智能浴室

还有多功能杯垫

创意礼物盒

还有多功能数字时钟

智能文具盒

智能化多功能鼠仓等等

是不是很有趣呢

这些实验作品都是由云南大学信息学院

物联网工程专业一年级的同学们

在学习了物联网技术基础实验课程后

采用Arduino Uno开发板和

多种传感器

执行器以及相关器材来设计

制作并完成的

这说明了同学们具有比较强的

创意能力和动手能力

在这里

也希望各位同学今后能做出更有趣

更有创意的作品来

好

接下来分三个部分给大家介绍目前

最为流行的一种Arduino主板

就是Arduino Uno开发板

第一部分

主要介绍Arduino Uno

开发板的硬件构成

第二部分介绍

Arduino的软件开发

最后一部分呢

我们一起来了解一下

利用Arduino

可以做些什么样的事情

这就是Arduino Uno

开发板的照片

左侧是

Arduino Uno开发板的正面图

右侧是背面图

Arduino Uno开发板

主要由Atmega328微控制器

数字端口

模拟端口

电源端口

在电路串行编程接口

外接电源插座

晶体振荡器

USB转串口芯片

USB接口

复位按键

D13引脚指示灯

串行通信指示灯等元器件组成

下面

我们来看一下Arduino Uno开发板的

外围接口

在电源接口方面

Arduino Uno开发板具有

三种供电方式

第一种方式是

外部直流电源通过电源插座供电

第二种是

通过电池连接电源端口引脚来供电

第三种

是通过USB接口直接供电

在输入输出接口方面

Arduino Uno开发板

具有十四路数字输入输出接口

除具有标准的数字输入输出功能外

这些数字接口还具有其它的复用功能

例如可复用为串口的接收和发送引脚

外部中断请求输入信号引脚

脉宽调制输出信号引脚

以及SPI接口引脚等等

在Arduino Uno开发板的

输入输出接口中

具有六路十位的模拟输入接口

此外

还具一个为单片机复位的

复位信号输入引脚

在通信接口方面

Arduino Uno开发板具有一个硬件串口

可以与电脑

其它的Arduino控制器

或是其它微处理器等设备进行通信

此外

Arduino Uno开发板还具有

SPI接口和I2C接口

支持I2C和SPI通信

前面

我们已经了解了Arduino

是一款便捷灵活

方便上手的开源电子原型平台

既包含了硬件

就是各种型号的Arduino电路板

还包括了软件

Arduino IDE

也就是 Arduino 的

软件集成开发环境

下面

我们来认识一下Arduino的软件开发环境

Arduino IDE

Arduino IDE

是Arduino开放源代码的

软件集成开发环境

它的界面友好

语法简单

能够方便地下载程序

使得Arduino的程序开发变得非常便捷

作为一款开放源代码的软件

Arduino IDE

具有很好的跨平台兼容性

适用于Windows

Mac OS

以及Linux等操作系统

Arduino IDE的显著特点就是

开源

跨平台和简单易用

下面

我们来认识一下Arduino IDE的

操作界面

在操作界面上

有包括文件

编辑

项目

工具和帮助五项菜单

也有五个快捷按钮

包括验证

上传

新建

打开和保存

接下来是程序编辑区

也就是编写程序的区域

界面的下部

是信息显示区

用于显示程序编译

下载时的进度以及错误等等信息

界面右上角的这个图标

是打开串口监视器的操作按钮

界面右下角

显示着开发板的信息

和所连接的下载端口信息

接下来

给大家介绍一个专门为Arduino设计的

图形化编程软件Ardublock

区别于Arduino文本式编程环境

ArduBlock

是以图形化搭建积木的方式进行编程的

像搭积木一样

可以通过拖动所需要的图形积木模块

并设定这些模块的相关参数

再将这些积木搭建在一起

就构成了程序

这种编程方式降低了编程门槛

使得没有编程经验的人

也可以尝试给Arduino控制器编写程序

尤其适合于中小学生

当然

除了刚才提到的

Arduino IDE和ArduBlock软件外

还有一些其他的Arduino开发工具

例如

Arduino IDE for Visual Studio

这是一个Visual Stduio下的

Arduino开发插件

可以进行跟踪调试

适合熟悉

Visual Stduio的开发人员使用

还有另一种

Arduino开发工具是

Arduino Eclipse Plugin

是一个Eclipse 下的Arduino开发插件

适合用作较为大型的

Arduino应用项目的开发

但安装和配置都有一定的复杂度

各位同学可以根据自己的基础和开发需要

来选择不同的Arduino软件开发工具

下面

我们来了解一下

Arduino IDE中编写程序的基本流程

在Arduino集成开发环境下

编程的基本流程主要包括4个过程

第一个过程

是创建或者是打开Arduino的源文件

第二个过程是

编辑源文件的代码语句

也就是利用基础C语言

C++语言

和Arduino语言来编写程序代码

第三个过程

是对所编写的Arduino源程序进行验证

也就是我们通常所说的程序编译过程

通过编译器

将所编写的源程序代码

翻译成对应处理器的机器程序代码

第四个过程是将编译好的机器代码

上传或者叫下载到

Arduino的电路板上

使应用程序能够在Arduino应用板上

独立运行

Arduino语言是

建立在C语言和C++语言的基础上

把AVR单片机

或者是其它微控制器的

相关参数设置操作都进行了函数化

让不了解单片机

或微控制器的人

也能够轻松上手

在基础的C语言部分

Arduino语言的关键字

语法符号

运算符

数据类型等等都是与C语言一样的

除了基础C语言之外

Arduino语言

提供了Arduino自己的程序结构

常量定义

硬件操作函数

数学函数

时间函数

串口收发函数

中断函数等等语言的结构和操作函数

只要同学们多动手进行编程练习

相信大家可以在较短的时间内

就能够掌握Arduino语言

并且熟练的使用

前面

给同学们介绍了Arduino的相关知识

那么可以用Arduino

可以做些什么事情呢

首先

以智能化多功能鼠仓这个实验作品为例

来看看Arduino在作品中

发挥了怎样的作用

智能化多功能鼠仓这个实验作品

采用了Arduino Uno 控制板

发光二极管

温湿度传感器

水位传感器

继电器

舵机

红外遥控接收器

红外遥控器

水泵

小风扇等器材

Arduino Uno 控制板

负责检测鼠仓的环境温湿度

喂水器的水位等数据

并根据对这些数据的判别处理

发出控制指令

控制发光二极管照明

小风扇降温

给喂水器加水

以及打开鼠仓仓门等动作

当然

这些操作都可以利用红外遥控器

来进行遥控

下面

再给大家介绍一些

由国内外创客们利用Arduino设计制作的

创意作品的实例

这是一个利用Arduino制作的

土壤湿度检测与显示装置

用它可以感知土壤的湿度

为是否需要浇水提供依据

这是一些利用Arduino制作的

灯光控制器

可以控制各类发光灯具

灯带

呈现出五彩缤纷的灵动效果

还可以通过智能手机来进行远程控制

体现出了物联网的特点

这是一些利用Arduino作为各类机器人

机器车

无人机控制器的实例

其中机器人

机器车可以是履带式的

轮式的

多足的

甚至还可以使两轮小车实现自动平衡

这是用Arduino控制的3D打印机

通过3D打印

可以制作出各式各样有趣的东西

这是利用Arduino控制的多彩水晶球

通过Arduino对LED灯的发光进行控制

使水晶球变得更加酷炫

这是利用Arduino控制的LED交互茶几

茶几面板能够感知放在上面的手掌

物品的位置

并点亮对应位置上的LED阵列灯

使茶几也变得具有了交互性

是不是很有趣呢

这是利用Arduino LilyPad系列控制板

制作的可穿戴装置

不但人可以穿戴

宠物也可以穿戴

如果你有一只小狗或者小猫

是否也愿意为它做一个有趣的

可穿戴电子装置呢

这是利用Arduino控制板制作的电子乐器

电子鼓

通过Arduino采集多个压力传感器

所感知的敲击力度

再通过计算机的声卡进行

音频的处理与合成

将鼓棒的敲击变为鼓声播放出来

是不是很有意思

总之

Arduino是一款不错的电子设计工具

它简单易用

开源

资料丰富

不仅给专业人员提供了

电子开发的便捷途径

更是普通人

实现自己创意设计的开发平台

同学们

如果你们对物联网电子设计感兴趣

不妨从学习使用Arduino开始吧

好

这节课就到这里

谢谢大家