Arduino編程控制與應用 課件3-4 完成數(shù)字輸入與輸出功能的實現(xiàn)

Arduino編程控制與應用能力模塊三掌握Arduino文本編程的應用任務四完成數(shù)字輸入與輸出功能實現(xiàn)導入通過串口與數(shù)字輸出、讀取開關輸入、開關與LED控制，可實現(xiàn)數(shù)字輸入與輸出功能。具體效果如下：1.在串口監(jiān)視器的輸入欄中輸入字母“a”，點擊回車鍵后可發(fā)現(xiàn)開發(fā)板13號引腳的小燈被點亮；輸入字母“b”，點擊回車鍵后可發(fā)現(xiàn)開發(fā)板13號引腳的小燈被熄滅。2.當按下4號按鍵時在串口監(jiān)視器中打印出“1”，當松開4號按鍵時在串口監(jiān)視器中打印出“0”。3.當按下5號按鍵時，流水燈多功能擴展板的13號LED燈點亮，松開5號按鍵，13號LED燈熄滅。新授Newteaching1目錄一、信號的類型三、數(shù)字輸入與輸出功能實現(xiàn)二、數(shù)字信號的基本知識四、串口監(jiān)視器的調(diào)用一、信號的類型

相關電子電路中的信號可以分為以下兩大類：

數(shù)字信號模擬信號時間連續(xù)、數(shù)值也連續(xù)的信號。時間上和數(shù)值上均是離散的信號。

二、數(shù)字信號的基本知識

數(shù)字信號是幅度和時間都離散的信號，在取值上是離散的、不連續(xù)的信號。通常使用方式有：12二進制數(shù)字輸入形式開關輸入形式二、數(shù)字信號的基本知識1.二進制數(shù)字輸入形式

數(shù)字信號只有兩個值，常用數(shù)字0和1來表示，這里的0和1沒有大小之分，只代表兩種對立的狀態(tài)，稱為邏輯0和邏輯1，也稱為二值數(shù)字邏輯。二、數(shù)字信號的基本知識2.開關輸入形式

在數(shù)字電路中開關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。Arduino從數(shù)字I/O管腳上只能讀出高電平（5V）或者低電平（0V）。通過上/下拉電阻可以將開關的開/斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成Arduino能夠讀取的高/低電平，按照電路的不同通常又可以分為正邏輯和負邏輯兩種。三、數(shù)字輸入與輸出功能實現(xiàn)

Arduino板上帶有數(shù)字編號的端口是數(shù)字端口，包括數(shù)字前面帶“A”編號的模擬輸入端口，使用這些端口也可以完成輸入/輸出功能。實現(xiàn)數(shù)字輸入與輸出功能可以方便地通過調(diào)用Arduino內(nèi)建基本函數(shù)來實現(xiàn)。

123管腳工作模式設置函數(shù)pinMode管腳數(shù)字輸出函數(shù)digitalWrite管腳數(shù)字輸入函數(shù)digitalRead四、串口監(jiān)視器的調(diào)用

串口監(jiān)視器是ArduinoIDE內(nèi)置的一個組件，可以通過點擊工具欄最右邊的圖標“”或從菜單欄“工具”→“串口監(jiān)視器”打開。串口監(jiān)視器不僅可以把一些控制指令從電腦發(fā)送到Arduino控制板，還可以把Arduino控制板反饋的一些運行狀態(tài)顯示出來。使用到以下兩個函數(shù)：

Serial.begin（rate）函數(shù)用來指定通訊速率。通信波特率的設置函數(shù)Serial.begin(rate)接收一個參數(shù)，該參數(shù)指定了通信速率（或稱“波特率”）。serial.println()函數(shù)用來在串口監(jiān)視器中顯示Arduino控制板返回的信息。串口打印函數(shù)Serial.println()的功能是將參數(shù)輸出到串口，并回車換行。任務實施2TaskImplementation一、任務準備（一）軟件及硬件準備序號軟件及硬件名稱數(shù)量1ArduinoIDE/2聯(lián)網(wǎng)的電腦1臺/人3鍵盤1個/人4鼠標1個/人5ArduinoUNO開發(fā)板1塊/人6流水燈多功能擴展板1塊/人7USB串口線1根/人一、任務準備（二）場地設備準備（三）安全防護準備任務實施前需要做好場地防護準備以及檢查實訓場地和設備設施是否及存在安全隱患，如不正常請匯報老師并進行處理方可實施任務。11.注意Arduino開發(fā)板與電腦的連接是否可靠；22.注意Arduino開發(fā)板與電腦連接端口的匹配；

33.注意輸出電壓，避免開發(fā)板被燒壞；

44.注意Arduino開發(fā)板與流水燈多功能擴展板連接時，針腳要對孔，插入時要小心，避免陣腳變歪或折斷。

二、實施步驟（一）控制電路連接

連接線的方頭端接口連接ArduinoUNO開發(fā)板，另一端USB接口連接電腦。

二、實施步驟（二）控制程序編寫與上傳

步驟1：打開ArduinoIDE軟件，進入界面。

二、實施步驟（二）控制程序編寫與上傳

步驟2：在工具-端口-選擇對應的端口。若分不清端口，先把開發(fā)板連接上，查看端口，有COM1、COM3、COM4、COM5、COM6；斷開開發(fā)板連接，查看端口，有COM3、COM4、COM5、COM6；少了一個COM10端口，那么COM10就是對應的端口。

二、實施步驟（三）串口與數(shù)字輸出

步驟1：新建一個文檔，//后的代號可刪除；在【代碼編寫區(qū)域】中的輸入“charitem;”隨后在“voidsetup(){”下方輸入如圖所示都代碼。

二、實施步驟（三）串口與數(shù)字輸出

步驟2：在“voidloop(){”下方輸入如圖所示的代碼。

二、實施步驟（三）串口與數(shù)字輸出

步驟3：點擊上傳，如果操作順利，就會顯示上傳成功，然后打開右上角的串口監(jiān)視器，首先檢查波特率是否匹配（相同的波特率為匹配）；隨后在串口監(jiān)視器的輸入欄中輸入字母“a”，并按下鍵盤回車鍵后可發(fā)現(xiàn)開發(fā)板13號引腳的小燈被點亮；輸入字母“b”，并按下鍵盤回車鍵后可發(fā)現(xiàn)開發(fā)板13號引腳的小燈被熄滅，這就是串口與數(shù)字輸出。

二、實施步驟（三）串口與數(shù)字輸出

步驟4：控制程序解析：定義一個字符變量item，在初始化函數(shù)中定義串口波特率為9600，設置13號引腳設置為輸出模式，在loop函數(shù)中讀取串口監(jiān)視器的值保存在變量item中，判斷item的值當item值為a時，13號引腳的LED燈點亮，如果item的值為b時，13號引腳的LED燈熄滅。程序運行流程如圖所示。

二、實施步驟（四）讀取開關輸入

步驟1：新建一個文檔，//后的文本代碼可刪除；在【代碼編寫區(qū)域】中的依次輸入如圖所示的代碼。

任務效果：當按下4號按鍵時在串口監(jiān)視器中打印出“1”，當松開4號按鍵時在串口監(jiān)視器中打印出“0”。二、實施步驟（四）讀取開關輸入

步驟2：在“voidloop(){”的下方輸入如圖所示的代碼，完成“讀取開關輸入”代碼的編寫。

二、實施步驟（四）讀取開關輸入

步驟3：將流水燈多功能開發(fā)板安裝在Arduino開發(fā)板上，把控制4號按鍵的1號開關和控制10號小燈的1號開關打至ON擋。

二、實施步驟（四）讀取開關輸入

步驟4：點擊上傳，如果操作順利，就會顯示上傳成功，打開右上角的串口監(jiān)視器，首先檢查波特率是否匹配（相同的波特率為匹配）；隨后串口監(jiān)視器會出現(xiàn)1000000000……的數(shù)字，此時10號燈是亮的，效果如圖所示。

二、實施步驟（四）讀取開關輸入

步驟5：按下如圖3-4-14所示的4號按鍵，瞬間會發(fā)現(xiàn)10號小燈會熄滅，串口監(jiān)視器上的數(shù)字變成1，出現(xiàn)了數(shù)字1就說明已讀取到開關輸入的信息數(shù)據(jù)，串口監(jiān)視器數(shù)字顯示信息如圖所示。

二、實施步驟（四）讀取開關輸入

步驟6：控制程序解析：定義一個整數(shù)型變量inPin（存儲按鈕開關連接管腳號）并賦值為4（對應4號管腳），定義一個整數(shù)型變量pinRead（存儲從按鈕開關連接管腳讀取到的電平值）。在初始化函數(shù)中設置inPin引腳為上拉輸入模式，定義串口波特率為9600，在loop循環(huán)函數(shù)中讀取inPin的值保存在pinRead變量中，在串口監(jiān)視器中打印pinRead的非值，延時1000ms。程序運行流程如圖所示。二、實施步驟（五）開關與LED控制

步驟1：新建一個文檔，//后的代號可刪除；在【代碼編寫區(qū)域】中依次輸入“intinPin=4;”和“intpinRead;”，隨后在voidsetup(){的下方輸入如圖，

二、實施步驟（五）開關與LED控制

步驟2：在“voidloop(){”的下方輸入如圖3-4-18所示代碼，完成“開關與LED控制”代碼的編寫

二、實施步驟（五）開關與LED控制

步驟3：如圖所示，把控制5號小燈按鍵的2號開關和控制13號小燈的10號開關打至ON擋。步驟4：點擊上傳，如果操作順利，就會顯示上傳成功，然后按下5號按鍵13號LED燈會亮，松開5號按鍵13號LED燈就會熄滅，這就是開關與LED的控制。

二、實施步驟（五）開關與LED控制

步驟5：控制程序解析：宏定義inPin=5，ledPin=13,定義一個整數(shù)型變量pinRead，在初始化函數(shù)中設置inPin為上拉輸入模式，ledPin為輸出