物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-08-10 14:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 通的接口，例如說(shuō)：flash、processing、Max/MSP、VVVV 或其他互動(dòng)軟件…。Arduino開(kāi)發(fā)IDE接口基于開(kāi)放源代碼原，可以讓您免費(fèi)下載使用開(kāi)發(fā)出更多令人驚艷的互動(dòng)作品。 Arduino單片機(jī)特色:開(kāi)放源代碼的電路圖設(shè)計(jì)，程序開(kāi)發(fā)接口免費(fèi)下載，也可依需求自己修改。 使用低價(jià)格的微處理控制器(ATMEGA8或ATmega128)?？梢圆捎肬SB接口供電，不需外接電源。也可以使用外部9VDC輸入 Arduino支持ISP在線燒，可以將新的“bootloader”固件燒入ATmega8或ATmega128芯片。有了bootloader之后，可以通過(guò)串口或者USB to Rs232線更新固件。 可依據(jù)官方提供的Eagle格式PCB和SCH電路圖，簡(jiǎn)化Arduino模組，完成獨(dú)立運(yùn)作的微處理控制?？珊?jiǎn)單地與傳感器，各式各樣的電子元件連接(EX：紅外線,超音波,熱敏電阻,光敏電阻,伺服馬達(dá),…等) 支持多種互動(dòng)程序，如：Flash、Max/Msp、VVVV、PD、C、Processing等 應(yīng)用方面，利用Arduino，突破以往只能使用鼠標(biāo)，鍵盤，CCD等輸入的裝置的互動(dòng)內(nèi)容，可以更簡(jiǎn)單地達(dá)成單人或多人游戲互動(dòng)。 Arduino單片機(jī)引腳簡(jiǎn)介Arduino的數(shù)字I/O被分成兩個(gè)部分，其中每個(gè)部分都包含有6個(gè)可用的I/O管腳，即管腳2到管腳7和管腳8到管腳13。在數(shù)字電路中開(kāi)關(guān)（switch）是一種基本的輸入形式，它的作用是保持電路的連接或者斷開(kāi)。Arduino從數(shù)字I/O管腳上只能讀出高電平（5V）或者低電平（0V），因此我們首先面臨到的一個(gè)問(wèn)題就是如何將開(kāi)關(guān)的開(kāi)/斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成Arduino能夠讀取的高/低電平。解決的辦法是通過(guò)上/下拉電阻，按照電路的不同通常又可以分為正邏輯（Positive Logic）和負(fù)邏輯（Inverted Logic）兩種。Arduino的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)數(shù)字信號(hào)的識(shí)別和處理，但我們所生活的真實(shí)世界并不是數(shù)字（digital）化的，簡(jiǎn)單到只要用0和1就能夠表示所有的現(xiàn)象。例如溫度這一我們已經(jīng)司空見(jiàn)慣的概念，它只能在一個(gè)范圍之內(nèi)連續(xù)變化，而不可能發(fā)生像從0到1這樣的瞬時(shí)跳變，類似這樣的物理量被人們稱為是模擬（analog）的。Arduino是無(wú)法理解這些模擬量的，它們必須在經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字量后，才能被Arduino進(jìn)一步處理。像溫度這樣的數(shù)據(jù)必須先被轉(zhuǎn)換成微處理器能夠處理的形式（比如電壓），才能被Arduino處理，這一任務(wù)通常由各類傳感器（sensor）來(lái)完成的。例如，電路中的溫度傳感器能夠?qū)囟戎缔D(zhuǎn)換成0V到5V間的某個(gè)電壓，、。由于傳感器表達(dá)的是模擬信號(hào)，它不會(huì)像數(shù)字信號(hào)那樣只有簡(jiǎn)單的高電平和低電平，而有可能是在這兩者之間的任何一個(gè)數(shù)值。至于到底有多少可能的值則取決于模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度，精度越高能夠得到的值就會(huì)越多。Arduino所采用的ATmega8微處理器一其有6個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC，Analog to Digital Converter），每一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度都是10bit，也就是說(shuō)能夠讀取1024（2^10 = 1024）個(gè)狀態(tài)。在Arduino的每一個(gè)模擬輸入管腳上，電壓的變化范疇是從0V到5V，（5/1024 = ）。 Arduino單片機(jī)引腳定義就像模擬輸入一樣，在現(xiàn)實(shí)的物理世界中我們經(jīng)常需要輸出除了0和1之外的其他數(shù)值。例如，除了想用微控制器找開(kāi)或者關(guān)閉電燈之外，我們還會(huì)想控制燈光的亮度，這時(shí)就需要用到模擬輸出。由于Arduino的微控制器只能產(chǎn)生高電壓（5V）或者低電壓（0V），而不能產(chǎn)生變化的電壓，因此必須采用脈寬度調(diào)制技術(shù)（PWM，Pulse Width Modulation）來(lái)模仿模擬電壓。PWM是一種開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源應(yīng)用，它是借助微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常用效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。簡(jiǎn)而言之，PWM是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法，它通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等但寬度不相等的脈沖，而這些脈沖能夠被用來(lái)代替正弦波或其它所需要的波形。在Arduino數(shù)字I/O管腳10和11上，我們可以通過(guò)analogWrite()函數(shù)來(lái)產(chǎn)生模擬輸出。該函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)，其中第一個(gè)參數(shù)是要產(chǎn)生模擬信號(hào)的引腳（10或者11）；第二個(gè)參數(shù)是用于產(chǎn)生模擬信號(hào)的脈沖寬度，取值范圍是0到255。脈沖寬度的值取0可以產(chǎn)生0V的模擬電壓，取255則可以產(chǎn)生5V的模擬電壓。不難看出，脈沖寬度的取值變化1，（5/255 = ）。 Arduino單片機(jī)引腳功能表在許多實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中我們會(huì)要求在Arduino和其它設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)相互通信，而最常見(jiàn)通常也是最簡(jiǎn)單的辦法就是使用串行通信。在串行通信中，兩個(gè)設(shè)備之間一個(gè)接一個(gè)地來(lái)回發(fā)送數(shù)字脈沖，它們之間必須嚴(yán)格遵循相應(yīng)的協(xié)議以保證通信的正確性。在PC機(jī)上上最常見(jiàn)的串行通信協(xié)議是RS232串行協(xié)議，而在各種微控制器（單片機(jī)）上采用的則是TTL串行協(xié)議。由于這兩者的電平有很大的不同，因此在實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和微控制器的通信時(shí)，必須進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。完成RS232電平和TTL電平之間的轉(zhuǎn)換一般采用專用芯片，如MAX232等，但在Arduino上是用相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換電路來(lái)完成的。根據(jù)Arduino的原理圖我們不難看出，ATmega的RX和TX引腳一方面直接接到了數(shù)字I/O端口的0號(hào)和1號(hào)管腳， 另一方面又通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路接到了串口的母頭上。因此，當(dāng)我們需要用Arduino與PC機(jī)通信時(shí)，可以用串口線將兩者連接起來(lái)；當(dāng)我們需要用Arduino與微控制器（如另一塊Arduino）通信時(shí)，則可以用數(shù)字I/O端口的0號(hào)和1號(hào)管腳。串行通信的難點(diǎn)在
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