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第11章LCD,11.1LCD模塊LCD160211.2LCD控制庫LiquidCrystal11.3LiquidCrystal_I2C庫,1,11.1LCD模塊LCD1602,接下來的學習過程中將以LCD1602為基礎(chǔ)來進行講解。LCD1602是字符型的液晶顯示器。,2,11.2LCD控制庫LiquidCrystal,11.2.1LiquidCrystal八線模式11.2.2LiquidCrystal四線模式,3,11.2.1LiquidCrystal八線模式,4,11.2.2LiquidCrystal四線模式,5,11.3LiquidCrystal_I2C庫,6,第12章聲音模塊,12.1麥克風模塊12.2超聲波模塊,7,12.1麥克風模塊,12.1.1讀取麥克風數(shù)據(jù)12.1.2聲控燈12.1.3自適應(yīng)聲控燈,8,12.1.1讀取麥克風數(shù)據(jù),9,12.1.2聲控燈,10,12.1.3自適應(yīng)聲控燈,上一個小節(jié)實現(xiàn)的是一個當前環(huán)境下是非常好用的一個聲控LED，但是如果再將它放在一個噪聲比較大的環(huán)境中，就會看到LED會時刻都被點亮，通過對程序做一些簡單的修改，我們可以創(chuàng)造出一個“自適應(yīng)”型的聲控燈。,11,12.2超聲波模塊,12.2.1超聲波模塊HC-SR0412.2.2第三方庫NewPing12.2.3超聲波模塊應(yīng)用,12,12.2.1超聲波模塊HC-SR04,13,12.2.2第三方庫NewPing,14,12.2.3超聲波模塊應(yīng)用,15,第13章RFID射頻識別,13.1RFID概覽13.2RFID硬件13.3為RFID編程13.4簡易公交收繳費系統(tǒng),16,13.1RFID概覽,1.RFID構(gòu)成2.RFID工作原理3.RFID優(yōu)缺點,17,1.RFID構(gòu)成,RFID主要是由讀/寫器和應(yīng)答器構(gòu)成的。讀/寫器的作用是對應(yīng)答器進行讀和寫操作，例如最常見的交通工具刷卡器。應(yīng)答器是一個信息存儲介質(zhì)，其中的數(shù)據(jù)通?？梢员４嬉欢屋^長的時間。這些數(shù)據(jù)可以被讀寫器操作。,18,2.RFID工作原理,RFID的工作原理就是利用電磁波進行通訊。RFID正常工作除了需要硬件的支持外，還需要相關(guān)的協(xié)議支持，例如常見的ISO/IEC14443A協(xié)議。在軟件協(xié)議的約束下，應(yīng)答器與讀/寫器直接就可以正確地進行通訊。,19,3.RFID優(yōu)缺點,RFID的優(yōu)點如下：RFID設(shè)備抗干擾能力強，不易損壞；RFID應(yīng)答器使用壽命長；讀取距離大；應(yīng)答器中的數(shù)據(jù)可以加密；數(shù)據(jù)存儲容量大；存儲信息可以修改。,20,3.RFID優(yōu)缺點,RFID的缺點如下：數(shù)據(jù)泛濫沒有一個全球標準；安全問題；可能會被惡意使用；高溫損壞。,21,13.2RFID硬件,RFID的硬件由讀/寫器和應(yīng)答器（通常為電子標簽）組成。讀/寫器和應(yīng)答器之間的通訊方式有很多種。通常情況下，這些方式是互不兼容的，主要原因是工作的頻帶不同。13.2.1RFID讀/寫器13.2.2RFID應(yīng)答器,22,13.2.1RFID讀/寫器,RFID讀/寫器用來從應(yīng)答器中讀取信息或者向應(yīng)答器中寫入信息。MFRC522是工作在13.56MHz下的非接觸式通信讀/寫集成電路。,23,13.2.2RFID應(yīng)答器,RFID應(yīng)答器用來存儲數(shù)據(jù)。在本章中使用的是MF1S503x系列的MIFARE1KB智能卡。,24,13.3為RFID編程,13.3.1讀取RFID應(yīng)答器的出廠數(shù)據(jù)13.3.2RFID開發(fā)流程13.3.3操作RFID應(yīng)答器的值塊13.3.4操作RFID應(yīng)答器讀寫塊,25,26,13.3.1讀取RFID應(yīng)答器的出廠數(shù)據(jù),RFID應(yīng)答器在出廠時通常會將訪問位設(shè)置為FF078069h，而將KeyA和KeyB均設(shè)置為FFFFFFFFFFFFh。rfid第三方庫提供的DumpInfo示例程序可以讀取出RFID應(yīng)答器中可訪問的數(shù)據(jù)。,27,13.3.2RFID開發(fā)流程,rfid庫將讀寫寄存器以及校驗等步驟都進行了封裝。用戶只需要訪問幾個公共的方法，就可以使用RFID。,28,13.3.3操作RFID應(yīng)答器的值塊,RFID應(yīng)答器的數(shù)據(jù)塊可以被配置為讀/寫塊和值塊。值塊擁有比讀/寫塊更多的操作，這使得對數(shù)據(jù)的操作非常方便。下面的示例就是使用MIFARE_Increment()函數(shù)對值塊進行加1操作。,29,13.3.4操作RFID應(yīng)答器讀寫塊,RFID應(yīng)答器讀寫塊的操作在rfid庫的幫助下變得非常簡單。該庫提供了非常簡單的MIFARE_Read()和MIFARE_Write()來完成讀取和寫入的功能。,30,13.4簡易公交收繳費系統(tǒng),13.4.1繳費系統(tǒng)13.4.2收費系統(tǒng),31,13.4.1繳費系統(tǒng),繳費系統(tǒng)的實現(xiàn)思路如下：使用KeyB進行驗證；根據(jù)串口監(jiān)視器的提示輸入充值金額；確認充值金額；充值成功，顯示余額。,32,13.4.2收費系統(tǒng),收費系統(tǒng)的實現(xiàn)非常簡單，思路如下：使用密鑰進行驗證；執(zhí)行扣費操作；輸出余額。,33,第14章實時時鐘RTC,14.1RTC簡介14.2DS1302集成電路14.3DS1302工作原理14.4寄存器的突發(fā)模式14.5第三方庫ds130214.6簡易LED時鐘,34,14.1RTC簡介,RTC就是一個電腦時鐘，更通俗地說是一個集成電路，它可以保持一個正確的時間。在GPS接收器上，它可以通過與當前時間進行比較，從而縮短初始化的時間，而當前時間就是由RTC維持的。1.RTC的優(yōu)點2.RTC的技術(shù)實現(xiàn)3.常見的RTC芯片,35,1.RTC的優(yōu)點,功耗小，這對于使用備用電源的系統(tǒng)來說非常重要；釋放時序要求嚴格會話的主系統(tǒng)，這可以使得主系統(tǒng)專心處理會話而不需要維持時鐘；比其他方式更加精確。,36,2.RTC的技術(shù)實現(xiàn),大多數(shù)RTC使用的是晶體振蕩器，也有一些使用的是通用頻率（Utilityfrequency）。RTC使用的晶體振蕩器的頻率是32.768kHz，這個頻率也用在石英鐘和手表中。這個頻率正好是每秒215個周期，所以這個周期可以方便地被二進制計數(shù)器電路使用。,37,3.常見的RTC芯片,現(xiàn)在流行的RTC芯片有DS1302、DS1307、PCF8485、DS3231、DS3232、DS3234、DS32B35等。這些芯片由于接口簡單、價格低廉、使用方便的特點而被廣泛采用。在本章中將以DS1302為主體進行介紹。,38,14.2DS1302集成電路,DS1302是DS1202的繼承者，它的封裝非常小巧但是功能卻是非常強大的。,39,14.3DS1302工作原理,14.3.1CE和時鐘控制14.3.2數(shù)據(jù)輸入和輸出14.3.3時鐘/日歷14.3.4寫保護寄存器14.3.5RAM寄存器14.3.6涓流充電寄存器,40,14.3.1CE和時鐘控制,CE輸入在高電平的時候初始化所有數(shù)據(jù)操作，它有兩個功能：打開控制邏輯：允許訪問移位寄存器；終止能力：可以終止單位和多位數(shù)據(jù)傳輸。,41,14.3.2數(shù)據(jù)輸入和輸出,在數(shù)據(jù)輸入之前，首先通過8個SCLK周期輸入寫命令，在接下來8個SCLK周期的上升沿將1比特的數(shù)據(jù)輸入。多余的SCLK周期將被忽略，而且數(shù)據(jù)輸入是從BIT0開始的。,42,14.3.3時鐘/日歷,時間和日期信息可以通過讀取指定寄存器獲得。,43,14.3.4寫保護寄存器,寫保護寄存器用于控制對時鐘或者RAM寄存器的寫操作，該寄存器的地址為8。,44,14.3.5RAM寄存器,靜態(tài)RAM是RAM地址空間中的31bytes的連續(xù)地址空間。,45,14.3.6涓流充電寄存器,涓流充電寄存器控制的是DS1302的涓流充電特性。,46,14.4寄存器的突發(fā)模式,突發(fā)模式可以通過將命令地址設(shè)置為十進制的31（也就是將操作命令的BIT15設(shè)為邏輯1）來指定時鐘/日歷或者RAM寄存器。在這之前，需要通過BIT6指定操作時鐘或者RAM；通過BIT0來指定讀或者寫。1.時鐘/日歷突發(fā)模式2.RAM突發(fā)模式,47,1.時鐘/日歷突發(fā)模式,該模式通過時鐘/日歷命令比特指定，在這個模式下，前8個時鐘/日歷寄存器可以從地址0的BIT0開始連續(xù)地讀或者寫，其讀命令為BFh，寫命令為BEh。,48,2.RAM突發(fā)模式,該模式通過RAM命令比特指定，在這個模式下，31個RAM寄存器可以從地址0的第0位連續(xù)地讀或者寫。,49,14.5第三方庫ds1302,14.5.1ds1302簡介14.5.2使用ds1302庫設(shè)置日期和時間14.5.3使用ds1302庫讀取日期和時間,50,14.5.1ds1302簡介,ds1302庫主要定義了Time和DS1302兩個類。下面依次講解這兩個部分。1.Time類2.DS1302類,51,1.Time類,ds1302提供了Time類，該類詳細表示了時間和日期，其構(gòu)造函數(shù)如下：Time(uint16_tyr,uint8_tmon,uint8_tdate,uint8_thr,uint8_tmin,uint8_tsec,Dayday);,52,2.DS1302類,ds1302庫提供的主要類是DS1302，其構(gòu)造方法如下：DS1302(uint8_tce_pin,uint8_tio_pin,uint8_tsclk_pin),53,14.5.2使用ds1302庫設(shè)置日期和時間,54,14.5.3使用ds1302庫讀取日期和時間,在經(jīng)過前面兩個示例的設(shè)置后，指定的時間已經(jīng)被存儲在對應(yīng)的寄存器中，并且已經(jīng)開始計時。與示例14-1以及示例14-2對應(yīng)的，下面兩個示例分別使用將當前時間作為對象返回的time()方法和返回單獨時間日期信息的方法讀取并輸出RTC模塊中的時間。,55,14.6簡易LED時鐘,56,第15章伺服電機和步進電機,15.1伺服電機15.2使用其他器件控制伺服電機15.3步進電機,57,15.1伺服電機,15.1.1伺服電機工作原理15.1.2伺服電機與Arduino15.1.3使用Arduino官方庫Servo,58,15.1.1伺服電機工作原理,伺服電機（servomotor）是一種位置伺服的驅(qū)動器。伺服電機的主要規(guī)格是扭矩與反應(yīng)轉(zhuǎn)速：扭矩的單位是N/m，在伺服電機規(guī)格中一般使用KG/cm，即通常所說的有多大勁；反應(yīng)轉(zhuǎn)速的單位是Sec/60，即輸出軸轉(zhuǎn)過60需要花費的時間。通常情況下反應(yīng)轉(zhuǎn)速越高的伺服電機精度越低，所以需要根據(jù)具體應(yīng)用在兩者之間做取舍。,59,15.1.2伺服電機與Arduino,60,15.1.3使用Arduino官方庫Servo,Servo庫是Arduino官方專門為操作伺服電機而設(shè)計的一個庫。它非常簡單易用，而且比我們自己實現(xiàn)的功能強大得多。例如，在大多數(shù)Arduino板上可以同時控制12個伺服電機，ArduinoMega則可以同時控制48個。,61,15.2使用其他器件控制伺服電機,15.2.1使用旋轉(zhuǎn)電位器控制伺服電機15.2.2使用按鈕開關(guān)控制伺服電機15.2.3使用游戲搖桿控制伺服電機15.2.4使用遙控器控制伺服電機,62,15.2.1使用旋轉(zhuǎn)電位器控制伺服電機,63,15.2.2使用按鈕開關(guān)控制伺服電機,64,15.2.3使用游戲搖桿控制伺服電機,65,15.2.4使用遙控器控制伺服電機,66,15.3步進電機,15.3.1步進電機工作原理15.3.2步進電機的類型15.3.328BYJ-48和ULN200315.3.4Arduino、ULN2003和28BYJ-48連接15.3.5使用Arduino的官方庫Stepper15.3.6自己實現(xiàn)28BYJ-48的控制函數(shù),67,15.3.1步進電機工作原理,68,1.單四拍,69,2.雙四拍,70,3.八拍,71,15.3.2步進電機的類型,步進電機的工作原理大都是類似的，不過實際的步進電機主要有三種類型，它的使用方式還是有些許差別的，下面就分別介紹這三種類型。1.單極式步進電機2.雙極式步進電機3.通用步進電機,72,15.3.328BYJ-48和ULN2003,73,15.3.4Arduino、ULN2003和28BYJ-48連接,之所以將Arduino、ULN2003和28BYJ-48三者的連接單獨作為一個小節(jié)來介紹，是由于它們之間主要有兩種連接方式，這兩種方式都有各自的優(yōu)缺點，讀者在清楚地了解這些信息后，就可以根據(jù)自己的需求做出最優(yōu)的產(chǎn)品。1.使用Stepper庫以四線方式控制28BYJ-48步進電機2.使用Stepper庫以兩線方式控制28BYJ-48步進電機,74,1.使用Stepper庫以四線方式控制28BYJ-48步進電機,75,2.使用Stepper庫以兩線方式控制28BYJ-48步進電機,76,77,15.3.5使用Arduino的官方庫Stepper,這個庫非常輕巧，它只有3個函數(shù)。,78,1.控制步進電機以1轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn),伺服電機通常是不可以360旋轉(zhuǎn)的，而步進電機可以，而且步進電機的旋轉(zhuǎn)速度也可以被較精確地控制。,79,2.控制步進電機正反轉(zhuǎn),控制步進電機的轉(zhuǎn)動方向非常容易，只需要將繞組的通電順序反向即可，Stepper庫提供的實現(xiàn)方式也非常簡單，只需要使用一個負值調(diào)用step()函數(shù)即可。,80,3.Stepper庫的step()函數(shù),Stepper庫的step()函數(shù)非常好用，它可以很方便地控制步進電機旋轉(zhuǎn)指定的步數(shù)和旋轉(zhuǎn)方向。,81,15.3.6自己實現(xiàn)28BYJ-48的控制函數(shù),Arduino官方庫Stepper為我們控制步進電機提供了方便，但是由于官方庫追求的最大兼容性的目標，使得使用Stepper庫控制的步進電機只可以雙繞組通電的方式運行。這就使得28BYJ-48只能以雙四拍的方式運行。,82,第16章用Arduino做游戲打地鼠,16.1需求分析16.2打地鼠雛形16.3打地鼠高級16.4打地鼠終極,83,16.1需求分析,1.雛形2.升級加入擊中動畫和隨機速度3.終極將分數(shù)顯示在LED上4.連接電路,84,16.2打地鼠雛形,16.2.1實現(xiàn)隨機“地鼠”16.2.2按鈕邏輯16.2.3整合代碼,85,16.2.1實現(xiàn)隨機“地鼠”,隨機“地鼠”的實現(xiàn)可以按照實現(xiàn)邏輯分為兩個比較小的步驟：實現(xiàn)隨機數(shù)和實現(xiàn)隨機位置。下面分別進行介紹。1.實現(xiàn)隨機數(shù)2.實現(xiàn)隨機位置3.驗證代碼,86,16.2.2按鈕邏輯,按鈕邏輯部分按照實現(xiàn)邏輯也可以分為兩個部分：獲取按鈕值和解析按鈕。下面分別作介紹。1.獲取按鈕值2.關(guān)聯(lián)按鈕值和LED位置3.打地鼠主要邏輯,87,16.2.3整合代碼,之前的小節(jié)已經(jīng)將整個打地鼠的實現(xiàn)細節(jié)做了詳細的分析，整個框架已經(jīng)搭建完成，下面的代碼將整合并完善剩余的代碼，從而完成一個完整可玩的打地鼠游戲。,88