Arduino基礎(chǔ)：Arduino的前期準(zhǔn)備

這篇文章來源于DevicePlus.com英語網(wǎng)站的翻譯稿。本文為英譯版，原文發(fā)表于deviceplus.jp。

雖然Devices Plus已經(jīng)介紹過Arduino的多種應(yīng)用程序和示例，但是了解相關(guān)基礎(chǔ)知識對于任何項目的構(gòu)建仍然是非常重要的！

這次，我們將介紹Arduino電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)知識。以編寫Arduino入門書籍而聞名的福田和宏先生將作為本文的指導(dǎo)。

在本文中，我們將教您如何進(jìn)行Arduino的前期準(zhǔn)備。

[目錄]

Arduino與普通PC有什么不同？

準(zhǔn)備Arduino開發(fā)環(huán)境

Arduino IDE的屏幕結(jié)構(gòu)

點亮Arduino上的LED

將電子部件與面包板連接

點亮外部LED

Arduino與普通PC有什么不同？

Arduino是操作電子組件的專用板。所以，它和普通PC是不一樣的。
計算機(jī)可以連接到顯示器、鍵盤等，并且可以啟動OS（操作系統(tǒng)），如Windows。通過在OS上運(yùn)行應(yīng)用程序，可以實現(xiàn)多種功能。智能手機(jī)和平板電腦也是如此。此外，在用戶進(jìn)行開發(fā)時，必須在個人計算機(jī)上運(yùn)行開發(fā)環(huán)境才能夠創(chuàng)建程序。

而Arduino不需要連接顯示器或者鍵盤，也不需要運(yùn)行Windows之類的OS。Arduino會在內(nèi)存中編寫一個用于操作的程序，在打開電源時，該程序會自動啟動并進(jìn)行電子組件的相關(guān)控制。

Arduino沒有像OS那樣的可以自由運(yùn)行應(yīng)用程序的開發(fā)環(huán)境，因此您不能在開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建程序。

創(chuàng)建Arduino程序時，請在計算機(jī)上啟動Arduino開發(fā)環(huán)境“Arduino IDE”，然后通過USB將其傳輸?shù)紸rduino。之后，該程序?qū)槐４嬖贏rduino內(nèi)存中，并在重新啟動Arduino后自動執(zhí)行，然后您就可以控制電子組件了。

準(zhǔn)備Arduino開發(fā)環(huán)境

要開發(fā)Arduino程序，需要先啟動開發(fā)環(huán)境“Arduino IDE”。Arduino IDE支持Windows、macOS、Linux等操作系統(tǒng)，并且是免費(fèi)的。今天，我們將以Windows版本的Arduino IDE為例。

在網(wǎng)頁瀏覽器上訪問Arduino IDE 官網(wǎng)。點擊“下載Arduino IDE”中的“Windows Installer”選項。接下來，系統(tǒng)會詢問是否愿意資助，但是您可以點擊“僅下載（JUST DOWNLOAD）”進(jìn)行免費(fèi)下載。

點擊所下載的文件來啟動安裝程序。之后，請按照安裝程序的步驟來完成安裝。

可能會彈出一個對話框，詢問您是否安裝驅(qū)動程序。出現(xiàn)這種情況的時候，點擊“安裝（Install）”對其進(jìn)行安裝。

安裝完成后，可以從開始菜單中選擇“Arduino”來啟動Arduino IDE。

Arduino IDE的屏幕結(jié)構(gòu)

Arduino IDE的屏幕結(jié)構(gòu)如下圖所示：

① 該區(qū)域用于創(chuàng)建程序：創(chuàng)建新文件時，將顯示“void setup ()”和“void loop ()”。在“void setup ()”中描述的是啟動Arduino時僅執(zhí)行一次的程序?！皏oid loop ()”中描述的是要重復(fù)執(zhí)行的程序。將相關(guān)設(shè)置寫入setup ()中，一般處理程序?qū)懭雔oop ()中。屏幕上將會顯示出以“//”開頭的消息，但是即使把這些消息刪除也不會對程序造成任何影響。
② 顯示程序檢查結(jié)果和存在的錯誤：如果程序本身存在問題，請通過此處顯示的信息查找錯誤。
③ 檢查所創(chuàng)建的程序：點擊以檢查創(chuàng)建的程序是否正確。
④ 將創(chuàng)建的程序發(fā)送到Arduino：發(fā)送該程序后，該程序?qū)贏rduino上被執(zhí)行，然后就可以進(jìn)行電子組件的相關(guān)控制。該程序還會在傳輸之前檢查一切是否正常。
⑤ 創(chuàng)建一個新的程序：當(dāng)您創(chuàng)建了一個新的標(biāo)簽時，它將會被單獨顯示出來。
⑥ 讀取文件
⑦ 將程序保存到文件中
⑧ 顯示來自Arduino的數(shù)據(jù)并顯示“Silaru Monitor（可以向Arduino發(fā)送指令）”。
⑨ 當(dāng)打開多個程序時，該區(qū)域?qū)⒎謩e顯示出各自的標(biāo)簽。
⑩ 顯示對各標(biāo)簽進(jìn)行操作的選項菜單，如關(guān)閉和切換標(biāo)簽。

點亮Arduino上的LED

現(xiàn)在，讓我們試一試使用由Arduino IDE所創(chuàng)建的程序?qū)﹄娮咏M件進(jìn)行操作。Arduino Uno上的LED可以通過一個具有打開和關(guān)閉功能的程序進(jìn)行控制，所以我們創(chuàng)建一個可以使LED每秒閃爍一次的程序。啟動Arduino IDE，并按照以下步驟輸入程序。

輸入完成后，點擊工具欄上的“驗證（Validate）”（鉤號），以確保內(nèi)容沒有錯誤。

如果沒有問題，將程序傳輸?shù)紸rduino上。將Arduino通過USB連接到您的計算機(jī)上以傳輸程序。然后，Windows可以識別出Arduino并進(jìn)行通信。為了實現(xiàn)通信，需要在Arduino IDE進(jìn)行設(shè)置。從“工具（Tools）”菜單中選擇“串行端口（Serial Port）”，以列出當(dāng)前可用的端口。選擇含有所連接Arduino名稱的端口，例如“COM4 (Arduino / Genuino UNO)”。

此外，還需要選擇連接類型。在“工具（Tools）”菜單里的“開發(fā)板（Board）”中選擇想要使用的Arduino。如果想要使用Arduino Uno，選擇“Arduino / Genuino UNO”。

現(xiàn)在，單擊工具欄上的“寫入微機(jī)主板（Write to microcomputer board）”（箭頭圖標(biāo)）進(jìn)行程序傳輸。傳輸完成后，程序?qū)贿\(yùn)行，LED將會開始閃爍。

將電子組件與面包板連接。

電子組件配有金屬端子。通過將金屬引線和其他電子組件連接到此端子上，就可以實現(xiàn)電流的流通，進(jìn)行電子組件的相關(guān)控制。

使用焊料連接電子組件。金屬焊料在較低溫度下（約200度）就可以熔化。您可以使用烙鐵來熔化焊料，然后將熔化的焊料倒在端子的接頭上來實現(xiàn)組件的連接。

但是，焊接過程很耗時，而且如果您想要拆解電子組件，將會很難將其分開。

子彈頭面包板可用于檢查電子組件的操作以及創(chuàng)建用于原型制造的電子電路。面包板上有許多孔，您可以將帶電子組件插到這些孔中。由于該板是插入式的，所以可以很容易地將電子組件拆解下來。

面包板通常與位于中間的一個大面包板以及位于頂部和底部的細(xì)長面包板相連。中間的面包板上有在豎直方向上相互連接的排孔，所以插入同一排的孔中的電子組件之間是相互連接的。同時，在中央有一個凹槽，排孔沿凹槽分成上下兩部分。

細(xì)長的面包板具有在水平方向上相互連接的排孔，用于連接常用的端子，如電源端子。

想要在面包板或者Arduino的不同排之間進(jìn)行連接時，請使用“跳線”。跳線是金屬導(dǎo)體，兩端均為針形，因此可以將其插入面包板的孔中或者連接到Arduino的端子上。

面包板和跳線可以從電子零件商店購買。如果您選擇了稍微大點的面包板，那么就不必花時間購買更多的電子組件了，而是需要購買幾十根的跳線。

面包板：具有63列、10行孔的面包板，配有上下兩部分分別具有50列、2行孔的面包板。購買價格為$3.00。
跳線：大約有60種不同長度的跳線。購買價格為$2.20。

點亮外部LED

讓我們使用面包板來設(shè)置一個閃爍的“LED”。這次，對于如何通過使用電子組件來驗證面包板上電子組件的連接和操作是否成功，我們將不再進(jìn)行說明。詳細(xì)的功能和用法將會在以后的文章中進(jìn)行介紹。

使用以下電子組件：

紅色LED：通電后，該LED亮起紅光。這次，我們將使用5mm直徑的紅色LED“SLR-56VC3F”。您也可以替換成其他相似的LED，因為它們的工作原理通常是相同的。

電阻330Ω（1/4W）：用于防止流入LED的電流量過大。我們將使用330Ω的電阻器。

準(zhǔn)備好所有的LED和電阻后，使用面包板將其連接到Arduino。連接電子組件時，請從Arduino上拔下USB電纜，以切斷電源。如果您在供電的狀態(tài)下連接組件，有可能會由于操作失誤造成組件和Arduino的損壞。

按照如下所示的方式插入孔中：

LED具有極性。長端子為“陽極”，連接到電源的正極，而短端子為“陰極”，連接到電源的負(fù)極。請注意，如果接反了，LED將不會被正常點亮。

在LED陰極的頂端連接一個電阻。電阻沒有極性，因此可以與任意一端連接。

將LED的陽極連接到Arduino用于控制電子組件的端子。在這種情況下，使用跳線將其連接到Arduino Uno上側(cè)“DIGITAL”端子中標(biāo)有“13”的端子。該端子與安裝在Arduino上的LED并聯(lián)連接，并且可以通過相同的輸出端口控制連接在外部的電子組件。如果LED從外部連接到“13”端子，操作方式與安裝Arduino上的LED相同。

使用跳線將電阻器LED連接到Arduino“GND”端子的另一端。
連接后，將LED閃爍程序?qū)懭階rduino。由于在程序中它與Arduino上的LED控件連接到同一個端子，所以如果您使用了上述的LED閃爍程序，外部LED也會被點亮。如果您尚未寫入程序，請參考以上內(nèi)容寫入程序。

寫入后，程序?qū)贿\(yùn)行，外部LED燈將開始閃爍。

您現(xiàn)在已經(jīng)可以開始使用Arduino了！下一篇文章中，我們將介紹“必備電學(xué)基礎(chǔ)”和“LED的控制方法”。

審核編輯：湯梓紅