Arduino学习记录基础知识总结

一、INPUT和OUTPUT
1.当引脚设置为INPUT状态时，引脚为高阻抗状态（100兆欧）。此时引脚可以用于读取传感器信号或开关信号。
2.当引脚设置为OUTPUT状态时，引脚为低阻抗状态。这意味着Arduino可以向其它电路元器件提供电流。也就是说，Arduino引脚在输出（OUTPUT）模式下可以电亮LED或者驱动电机。
3.INPUT_PULLUP模式：Arduino微控制器自带内部上拉电阻。在该模式下可以使用该内部上拉电阻。

二、引脚的作用

1.数字引脚：
●引脚1－13用作数字输入/输出引脚。其中，引脚13连接到板载的LED指示灯；引脚 3、5、6、9、10、11具有PWM功能。
●数字引脚可以开启或者关闭。打开时，处于5V的高电平状态；关闭时，处于0V的低电平状态。
●当数字引脚配置为输出时，它们设置为0或5V。当配置为输入时，电压可以在0－5V之间变化，并转换为数字表示（0或1）。
●脉宽调制（PWM）是一种调制技术，用于将消息编码为脉冲信号。pwm由两个关键部分组成：频率和占空比。频率决定完成单个周期所需要的时间以及信号从高到低的波动速度。占空比决定信号在总时间段内保持高电平的时间。
2.电源：
●VIN引脚：使用外部电源为UNO开发板供电
●5V和3.3V：向外部组件提供稳压的5V和3.3V
●RESET引脚：复位Arduino开发板
3.模拟输入：
●A0－A5作为ADC（模数转换器）。这些引脚用作模拟输入，但也可以用作数字输入或者输出。
●模数转换：ADC是用于将模拟信号转换为数字信号的电子电路。引脚A0－A5能够读取模拟电压。ADC可以通过1024个数字电平表示模拟电压，将电压转换为微处理器可以理解的位。e.g IP语音（将声波转换为模拟电压，通过设备的ADC，转换成数字数据，通过互联网传输到接收端。

三、PWM（方波控制信号）
1.工作原理：采用不同的占空比来模拟“模拟输出”。
2.作用：
●提供模拟输出；如果数字输出被过滤，则其模拟电压将介于0%－100%之间
●生成音频信号
●控制灯光亮度，为电机提供变速控制
●生成调制信号，例如驱动用于远程控制的红外LED
3.使用：
●analogWrite(pin,dutyCycle)
pin值选择（3，5，6，9，10，11），dutyCycle的值在0~255之间。这种方式pwm信号的频率是固定的默认值（490Hz）。

# define analogPin 3
void setup()
{
 pinMode(analogPin,OUTPUT);
}
void loop()
{
 analogWrite(analogPin,100);  // 输出PWM，占空比为 100/255
}

●delayMicroseconds()手动实现频率可调的PWM
（1）两次的digitalWrite输出状态必须相反；
（2）可以用delay（）实现毫秒级延迟，用delayMicroseconds（）实现微妙级延迟

（3）特点
1.pwm的比例可以更精确
2.周期和频率可控制
3.所有pin脚都可以输出，不仅局限于6个脚
4.缺点：CPU无法进行其他活动

void setup()
{
  pinMode(8, OUTPUT);    // 设置8号引脚为输出模式
}
void loop()
{
  digitalWrite(8, HIGH);
  delayMicroseconds(100);    // 输出PWM，占空比为100/1000=10%
  digitalWrite(8, LOW);
  delayMicroseconds(1000 - 100);  // 修改这里的1000可以调整频率，总周期为1000us,所以频率为1000Hz.
}

四、三段代码的区别

●第一段代码定义了一个布尔型变量pushButton，将2号引脚的电平状态赋给pushButton，并直接根据pushButton的真假赋予1/0进入条件判定，同时在判定时加入了逻辑运算符！，使得判定的值相反。所以该代码的运算结果为按下按钮时LED灯亮，松开按钮时LED灯不亮。
●第二段代码定义了一个整形变量sensorVal，将2号引脚的电平状态赋给sensorVal，在条件判定时，按钮的逻辑状态是反的，当按钮没有按下时，2号引脚为高电平状态，在if语句中要使13号引脚为低电平状态，LED灯不亮，当按钮按下时则相反。同时该段代码的第2行和第10行还启动了串口通讯，并把速率调到9600，则用户可以在串口中看到sensorVal的值。
●第三段代码运用了两个按钮操作，因此定义了两个boolean变量。但在if语句的判定中没有使用！运算，即运行结果为当两个按钮都没有按下时，13号引脚的状态为高电平，LED灯亮；当按下了其中一个按钮或者两个按钮时，13号引脚为低电平状态，LED灯不亮。

五、逻辑运算符

●&&逻辑与：只有在两个操作数都为真时才返回真。
●&：取地址的单目运算符；位运算符，表示“按位与”，是双目运算符。
●||逻辑或：任意一个为真时返回真。
●！逻辑非：当操作数为假时返回真。

六、串口通讯

void setup(){
    Serial.begin(9600);
}
void loop(){
    if (Serial.available()){
        int value=Serial.read();
}

1.Serial begin(9600)
设置串口通信波特比率为9600
2.if(Serial.avilable())
判断Arduino串口是否收到数据，函数Serial.available（）返回值为int型，不带参数
3.int var=Serial.read()
将串口数据读入到变量var中，函数Serial.read()也不带参数，返回值为串口数据，int型

七、传感器
1.主要参数
vcc：5V电源
Trig:控制端（触发）
Echo:接收端（回声）
Gnd:接地端
探测距离：2cm－450cm
感应角度：<15度
探测精度：0.3cm

2.工作原理

const int TrigPin=8;       //设置发射脚位
const int EchoPin=9;      //设置接收脚位
float cm;                 //浮点型数据类型（加小数点，提高精准度）
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(TrigPin,OUTPUT);
pinMode(EchoPin,INPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(TrigPin,LOW);        //用低高低电平发送脉冲给Trigpin引脚
delayMicroseconds(2);             //微秒级延时
digitalWrite(TrigPin,HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TrigPin,LOW);
cm=pulseIn(EchoPin,HIGH)/58.0;    //读取脉冲宽度，换算成厘米
Serial.print(cm);                 //显示距离
Serial.print("cm");               //显示单位
Serial.println();                 //回车
delay(1000);
}

●const的作用是将定义的脚位存储在只读存储器，即存储在UNO板的硬盘当中，在运行过程中节约UNO板的资源。
在C语言中，关键字const用来定义常量，，如果一个变量被const修饰，那么它的值就不能再改变。
●pulseIn函数其实就是一个简单的测量脉冲宽度的函数，默认单位是us=10^－6s。也就是说pulseIn测出来的是超声波从发射到接收所经过的时间。对于除数58也很好理解，声音在干燥、摄氏 20度的空气中的传播速度大约为343米/秒，合34,300厘米/秒。或者，我们作一下单位换算，34,300除以1,000,000厘米/微秒。即为：0.0343厘米/微秒，再换一个角度，1/（0.0343 厘米/微秒）即：29.15 微秒/厘米。这就意味着，每291.5微秒表示10CM的距离。1厘米就是29.15微秒。但是发送后到接收到回波，声音走过的是2倍的距离呀。所以实际距离就是1厘米，对应58.3微秒。实际上整个测距过程是测的发出声波到收到回波的时间，你的程序里的第一个distance实际上是时间us。所以换成距离cm，要除以58。当然除以58.3可能更精确。所以我们可以用 pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.00获取测得的距离。

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