Arduino单片机（三）.Arduino UNO系列的简单项目

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我是靠谱客的博主可耐戒指，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Arduino单片机（三）.Arduino UNO系列的简单项目，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

1、UNO R3的端口输出实验

1.1 实验介绍

对于单片机中最为经典的控制电路就是流水灯实验，流水灯也称作跑马灯，利用单片机的IO口输出高电平（HIGH）与低电平（LOW）进而控制外部电路中多个LED灯以不同时间频率的亮灭。在实验中使用UNO开发板控制外围电路中的6个LED灯，使其以1s的时间间隔依次亮起，其电路图如下所示：
在这里插入图片描述

1.2 核心代码

int Start= 2;
int Num = 6;
int Index = 0;
void setup()
{
	for (int i = Start; i < Start + Num; i ++) 
	{
		pinMode(i, OUTPUT);
	}
}
void loop()
{
	for (int i = Start; i < Start + Num; i ++) 
	{
	 	digitalWrite(i, LOW);
	}
	digitalWrite(Start + Index, HIGH);
	Index = (Index + 1) % NUM;
	delay(1000);
}

2、UNO R3的端口输入实验

2.1 实验介绍

对于Arduino UNO开发板的数字IO口不仅有输出高低电平的功能（如前一小节），同时其还可以读取外部电路的高电平（5V）以及低电平（0V）。需要注意的是UNO的读取范围需要满足其工作电压以及电流，因此很多不匹配的输入需要通过一定的电路将其转换成UNO可以识别的范围。其中最简单的实验就是对按键开关连接或断开状态的判断，当按压开关按下时，单片机读取的输入信号应为高电平；当开关断开是，输入信号为低电平。本实验使用按键控制板载LED灯的亮灭，其电路如下所示：
在这里插入图片描述

2.2 核心代码

int Led= 13;
int Switch = 7;
int Value = 0;
void setup(){
	pinMode(Led, OUTPUT);
	pinMode(Switch, INPUT);
}

void loop() {
	Value = digitalRead(Switch);
	if (HIGH == Value) 
	{
		digitalWrite(Led, LOW);
	} 
	else 
	{
		digitalWrite(Led, HIGH);
	}
}

3、步进电机实验

3.1 实验介绍

步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每当输入一个脉冲信号是，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电动机又被称为脉冲电动机。脉冲电机相对于其它电机最大的区别就是，其接收数字控制信号，因此使用单片机对其进行控制是非常方便的。本次实验使用的是五线四相型步进电机，其实物如下图中所示：
在这里插入图片描述实验中还需要应用到的一个模块便是ULN2003步进电机驱动模块，它是一个大功率驱动芯片常用来驱动小型的五线四相电机，板载的LED灯可以指示步进电机的工作状态。IN1~IN4口连接于单片机的IO口，用以输出数字信号，通过模块将其转换为脉冲信号进而控制电机工作，其实物如下图中所示：

在这里插入图片描述

3.2 核心代码

int motor1=8;
int motor2=9;
int motor3=10;
int motor4=11;
void stepMotor(int thisStep);
void ctlstepper(int whatSpeed,int steps);
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(motor1,OUTPUT);
  pinMode(motor2,OUTPUT);
  pinMode(motor3,OUTPUT);
  pinMode(motor4,OUTPUT);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  ctlstepper(800,20);
}
void ctlstepper(int whatSpeed,int steps)
{
  int FX;//记录方向
  int stepNumber=0;//记录运行到8拍的第几步
  int stepsLeft=abs(steps);//记录运行步数,取绝对值
  unsigned long stepDelay=60L*1000L/64/whatSpeed; //依据速度计算时间
  long lastStepTime=0; //保存两步之间的时间
  if(steps>0)
  {
    FX=1;
  }
  if(steps<0)
  {
    FX=0;
  }
  while(stepsLeft>0)
  {
    if(millis()-lastStepTime>=stepDelay)
    {
      lastStepTime=millis();
      if(FX==1)
      {
        stepNumber++;
        if(stepNumber==64)
        {
          stepNumber=0;
        }
      }
      else
      {
        if(stepNumber==0)
        {
          stepNumber=64;
        }
        stepNumber--;
      }
      stepsLeft--;
      stepMotor(stepNumber%8);
    }
  }
}
void stepMotor(int thisStep)
{
  switch(thisStep)
  {
    case 0: //1000
      digitalWrite(motor1,HIGH);
      digitalWrite(motor2,LOW);
      digitalWrite(motor3,LOW);
      digitalWrite(motor4,LOW);
      break;
    case 1: //1100
      digitalWrite(motor1,HIGH);
      digitalWrite(motor2,HIGH);
      digitalWrite(motor3,LOW);
      digitalWrite(motor4,LOW);
      break;
    case 2: //0100
      digitalWrite(motor1,LOW);
      digitalWrite(motor2,HIGH);
      digitalWrite(motor3,LOW);
      digitalWrite(motor4,LOW);
      break;
    case 3: //0110
      digitalWrite(motor1,LOW);
      digitalWrite(motor2,HIGH);
      digitalWrite(motor3,HIGH);
      digitalWrite(motor4,LOW);
      break;
    case 4: //0010
      digitalWrite(motor1,LOW);
      digitalWrite(motor2,LOW);
      digitalWrite(motor3,HIGH);
      digitalWrite(motor4,LOW);
      break;
    case 5: //0011
      digitalWrite(motor1,LOW);
      digitalWrite(motor2,LOW);
      digitalWrite(motor3,HIGH);
      digitalWrite(motor4,HIGH);
      break;
    case 6: //0001
      digitalWrite(motor1,LOW);
      digitalWrite(motor2,LOW);
      digitalWrite(motor3,LOW);
      digitalWrite(motor4,HIGH);
      break;
    case 7: //1001
      digitalWrite(motor1,HIGH);
      digitalWrite(motor2,LOW);
      digitalWrite(motor3,LOW);
      digitalWrite(motor4,HIGH);
      break;
  }
}

4、超声波测距实验

4.1 实验介绍

超声波是振动频率高于20kHz的机械波，它具备频率高、波长短、绕射现象小、方向性好以及能够成为射线从而定向船舶的特点。超声波可以被使用到各种不同的场景中，超声波HC-SR04距离传感器模块就是其中的一种应用。HC-SR04模块性能稳定、测度距离精确，且使用简单。通过单片机的一个控制口向模块的发送口发送一个超过10us时间的高电平，就可以在模块接收口处对高电平输出的时间进行采集，最后通过一定的数学转换公式即可计算出所测量的距离值。
在这里插入图片描述

4.2 核心代码

int trigPin=3;
float cm;
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
  pinMode(echoPin,INPUT);
  pinMode(trigPin,OUTPUT);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  digitalWrite(trigPin,LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin,HIGH);
  delayMicroseconds(10);//延时微秒
  digitalWrite(trigPin,LOW);
  cm=pulseIn(echoPin,HIGH)/58.0;//读取引脚上的高电平脉冲，最大脉冲时间间隔为60秒，并且把结果赋值给变量
  cm=(int (cm*100.0))/100.0;
  Serial.println(cm);  
  delay(100);
}

5、LCD液晶显示实验

5.1 实验介绍

对于LCD1602液晶屏模块的详细介绍可以参见往期的文章，硬件电路的连接情况如下图中所示。在这个实验当中使用UNO开发板控制液晶屏上显示我们想要的字符，在Arduino中调用库函数<LiquidCrystal.h>便可以简单的实现这个功能。其对应的引脚接线如表中所示：

LCD1602	VCC	GND	V0	RS	R/W
Arduino UNO	5V	GND	3	3	GND
LCD1602	EN	D0~D3	D4~D7	BLA	BLK
Arduino UNO	5		10~13	5V	GND

在这里插入图片描述

5.2 核心代码

#include <LiquidCrystal.h>
const int Rs = 3, En = 5, D4 = 10 D5 = 11, D6 = 12, D7 = 13;
LiquidCrystal lcd(Rs, EN, D4, D5, D6, D7);
void setup()
{
	lcd.begin(16, 2);
	lcd.print(“Hellow Arduino UNO!”);
}
void loop()
{
	lcd.setCursor(0, 1);
	lcd.print( mills()/1000 );
}

6、传感器实验

6.1 温度采集实验

LM35是一种已经得到了广泛使用温度传感器，其用法简单，仅需要单片机的一个模拟口便可读取传感器采集到的模拟值，然后通过一定的数学公式将其转换为实际的温度。其硬件电路连接图与核心代码如下所示：
在这里插入图片描述主要代码：

void loop() 
{
  // put your main code here, to run repeatedly:
  Serial.println(analogRead(LM35)*4.9/10);
  delay(1000);
}

6.2 RFID射频识别实验

本实验中使用RFID读卡器对电子标签进行识别，需要调用到 MFRC522库，这个库可以完成对RFID读卡器的一系列操作，其核心代码如下所示：

#include <MFRC522.h>
#include <SPI.h>
#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9
MFRC522 mfrc522(SS_PIN,RST_PIN);
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
  SPI.begin();
  mfrc522.PCD_Init();
  Serial.println("Scan PICC to see UID and tye...");
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  if(!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent())//如果不是新卡就返回
  {
    return;
  }
  if(!mfrc522.PICC_ReadCardSerial())//选择卡片失败
  {
    return;
  }
  mfrc522.PICC_DumpToSerial(&(mfrc522.uid));
}

6.3 红外实验

本实验中采用的是如下图中的红外遥控器，以及红外接收传感器。在发送端使用遥控器按下按键，通过红外接收传感器可以在UNO开发板所在的接收端受到相应的按键信息。
在这里插入图片描述主要代码：

#include <IRremote.h>
#include <IRremoteInt.h>
//res.value为接收的值，recv.resume()接收下一个值
int recvPin=2;
IRrecv recv(recvPin);
decode_results res;
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
  recv.enableIRIn();
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  if(recv.decode(&res))//判断是否收到数据
  {
    Serial.println(res);
  }
}

6.4 感光灯实验

本实验采用一个LED灯以及一个光敏电阻来完成感光灯的实验，当光敏电阻感受到不同光强是其阻值会发生变化，通过UNO采集这个变化值，最后呈现在LED的亮度变化上。

在这里插入图片描述
主要代码：

void loop()
{
	val=analogRead(potpin);
	Serial.println(val);
	analogWrite(ledpin, val);
	delay(10);
}

7、Arduino与Processing交互实验

7.1 实验介绍

Processing是一门开源编程语言和与之配套的的集成开发环境（IDE）的名称，其在电子艺术和视觉设计社区被用来教授编程基础，并运用与大量的新媒体和互动艺术作品中。在本次实验中，实现了Arduino通过串口控制Processing的相关操作。实现在Arduino UNO端利用A0模拟口读取声音传感器采集到的数据，然后通过串口发送到Processing客户端，最后将这些数据进行可视化的展示。

7.2 核心代码

Arduino端：

int sensorPin=A0;
int sensorValue=0;
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(sensorPin,INPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  sensorValue=analogRead(sensorPin);
  Serial.println(sensorValue,DEC);
}

Processing端：

import processing.serial.*;
Serial myPort; 
public static final char HEADER='h'; //从串口读取信息的第一个字符校验符
public static final short LF=10; //每次从串口读取信息的长度
float vol; //声音变量
float offset=100; //正弦曲线0点向y轴移动的值
float scaleVal=35;//曲线振幅
float angleInc=PI/60;//角速度
float angle=0;
float dx=0; //x轴偏移量
float under;//振幅的最小值
float high=200;//音量的最大值
String [] com;
void setup()
{
  //println(Serial.list());//获取当前可用串口列表
  //com=Serial.list();
  myPort=new Serial(this,"COM10",9600);//初始化myPort，读取第一个可用串口，比特率为9600
  myPort.bufferUntil('n');   //从串行口读数据时遇到换行符则结束读取
  size(600,200);
  noStroke();
  frameRate(60);  //每秒刷新60次
}
void draw()
{  
  scaleVal=map(vol,under,high,0,100);
  background(204);
  fill(255,0,0);
  rect(20,20,20,20);//绘制一个矩形，鼠标单击时获取当前背景噪声，并以当前噪音为基准线
  fill(0);
  for(int posx=0;posx<=width;posx++)
  {
    float posy=offset+(sin(angle-dx)*scaleVal);
    rect(posx,posy,1,1);
    angle+=angleInc;
  }
  dx+=0.05;
  angle=0;
}
void serialEvent(Serial myPort)
{
  String message=myPort.readStringUntil(LF);
  if(message!=null){
    String []data=message.split(",");//将字符串信息用逗号分隔
    if(data[0].charAt(0)==HEADER){
      if(data.length>1)
      {
        vol=Integer.parseInt(data[1]);
        if(high<vol)
          vol=high;
        if(under>vol)
          vol=under;
      }
    }
  }
}
void mouseClicked()
{
  if(mouseX<40&&mouseX>20)
  {
    if(mouseY<40&&mouseY>20)
    {
      under=vol;
    }
  }
}

8、多线程库Scoop的使用

8.1 实验介绍

多线性，是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术，也就是说单片机可以在同一时间执行多个线程，进而提升整体的处理性能。通过之前的实验掌握的主要是单片机的顺序编程，也就是说单片机是按照编写的代码一步一步执行，在这里就有一个先后的次序问题。但在有些情况我们需要在一段时间内执行多个功能，这个时候就需要用到了多线程库，因此在Arduino UNO开发板上实现多线程编程本质上是从软件而不是硬件上实现的。在使用这个库是，必须要在setup() 函数中调用mySccop.start()命令，同时还需要在loop()函数中调用yield()命令，关于对多线程创建人物的模板如代码中所示。

8.2 核心代码

#include <SCoop.h>

#define led1 LED_BUILTIN

defineTaskLoop(myTask1)    //第一个线程函数（不需要初始化函数，将loop函数写在{}里）
{ 
	Serial.println("hello from task1");
	sleep(1000); 
}

defineTask(myTask2)   //第二个线程函数
void myTask2::setup() 
{ 
	trace("task2 setup"); 
	pinMode(led1, OUTPUT);
}

void myTask2::loop()  
{ 
	Serial.println("led1 HIGH"); 
	digitalWrite(led1, HIGH); 
	sleepSync(500);
	Serial.println("led1 LOW");  
	digitalWrite(led1, LOW);  
	sleepSync(500); 
}

defineTimerRun(Timer1,100) //快速定义一个时钟，周期为100ms
{
	if (Serial.available()) 
	{ 
	     char c = Serial.read(); 
		 Serial.print(c);Serial.println(" key pressed"); 
		 if (c=='a') myTask1.pause();//任务一暂停
		 if (c=='b') myTask1.resume();//任务一重启
	}
}

void setup() 
{ 
	Serial.begin(57600); 
	while (!Serial); 
	mySCoop.start(); 
}
void loop()  
{ 
	Serial.println("do whatever you want here also"); 
	mySCoop.sleep(500); 
}

最后

以上就是可耐戒指为你收集整理的Arduino单片机（三）.Arduino UNO系列的简单项目的全部内容，希望文章能够帮你解决Arduino单片机（三）.Arduino UNO系列的简单项目所遇到的程序开发问题。

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本文分类：单片机学习与开发
浏览次数：93 次浏览
发布日期：2023-06-16 12:19:04
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Arduino单片机（三）.Arduino UNO系列的简单项目

概述

1、UNO R3的端口输出实验

1.1 实验介绍

1.2 核心代码

2、UNO R3的端口输入实验

2.1 实验介绍

2.2 核心代码

3、步进电机实验

3.1 实验介绍

3.2 核心代码

4、超声波测距实验

4.1 实验介绍

4.2 核心代码

5、LCD液晶显示实验

5.1 实验介绍

5.2 核心代码

6、传感器实验

6.1 温度采集实验

6.2 RFID射频识别实验

6.3 红外实验

6.4 感光灯实验

7、Arduino与Processing交互实验

7.1 实验介绍

7.2 核心代码

8、多线程库Scoop的使用

8.1 实验介绍

8.2 核心代码

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Arduino单片机（三）.Arduino UNO系列的简单项目

概述

1、UNO R3的端口输出实验

1.1 实验介绍

1.2 核心代码

2、UNO R3的端口输入实验

2.1 实验介绍

2.2 核心代码

3、步进电机实验

3.1 实验介绍

3.2 核心代码

4、超声波测距实验

4.1 实验介绍

4.2 核心代码

5、LCD液晶显示实验

5.1 实验介绍

5.2 核心代码

6、传感器实验

6.1 温度采集实验

6.2 RFID射频识别实验

6.3 红外实验

6.4 感光灯实验

7、Arduino与Processing交互实验

7.1 实验介绍

7.2 核心代码

8、多线程库Scoop的使用

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