Arduino編程控制與應(yīng)用 課件3-2 完成LED閃爍的實(shí)現(xiàn)

Arduino編程控制與應(yīng)用能力模塊三掌握Arduino文本編程的應(yīng)用任務(wù)二完成LED閃爍的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入閃爍LED是Arduino自帶的經(jīng)典實(shí)例（Blink），同時(shí)也是生活場(chǎng)景應(yīng)用最多的效果，例如警車(chē)、消防車(chē)及救護(hù)車(chē)車(chē)頂?shù)木緹?，?shí)現(xiàn)LED一亮一滅閃爍的效果，接下來(lái)通過(guò)本次任務(wù)實(shí)現(xiàn)LED的閃爍效果。新授Newteaching1目錄一、Arduino基本程序架構(gòu)二、閃爍LED的基本函數(shù)三、變量的使用四、運(yùn)算符的使用一、Arduino基本程序架構(gòu)

從軟件設(shè)計(jì)角度，程序框架（架構(gòu)）是一個(gè)可復(fù)用的軟件架構(gòu)解決方案，規(guī)定了應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)，闡明了軟件體系結(jié)構(gòu)中各層次間及其層次內(nèi)部各組件間的毅力關(guān)系、責(zé)任分配和控制流程，表現(xiàn)為一組接口、抽象類(lèi)以及實(shí)例間協(xié)作的方法。

1如圖所示，我們可以通過(guò)菜單欄選擇“文件”→“示例”→“01.Basics”→“BareMinimum”來(lái)打開(kāi)一個(gè)最簡(jiǎn)單的Arduino程序架構(gòu)。2打開(kāi)后可以看到一個(gè)最簡(jiǎn)單的Arduino程序架構(gòu)，最少包含了setup()和loop()兩個(gè)函數(shù)，如圖所示。3setup()函數(shù)和loop()函數(shù)可以為空，但這兩個(gè)函數(shù)一定不能被刪除，否則會(huì)出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤，刪除loop()函數(shù)編譯結(jié)果如圖所示。多數(shù)Arduino程序架構(gòu)除了setup()和loop()兩個(gè)必備函數(shù)外，還包含聲明部分。聲明部分用于聲明變量和接口名稱(chēng)、引入類(lèi)庫(kù)文件等。二、閃爍LED的基本函數(shù)

函數(shù)在程序里通常是指一組執(zhí)行一個(gè)功能的語(yǔ)句，被包裝在一個(gè)函數(shù)名稱(chēng)中。只需要一個(gè)函數(shù)名稱(chēng)，就能調(diào)用這個(gè)函數(shù)?；竞瘮?shù)主要包括I/O控制函數(shù)、時(shí)間函數(shù)、中斷函數(shù)、數(shù)學(xué)函數(shù)、串口通信函數(shù)等。二、閃爍LED的基本函數(shù)

板載閃爍LED的實(shí)現(xiàn)需要用到數(shù)字I/O口13，需要用到I/O控制函數(shù)（I/O輸入輸出定義函數(shù)、I/O輸出電平定義函數(shù)）和延時(shí)函數(shù)。

（一）pinMode()I/O輸入輸出定義函數(shù)pinMode通常放置在setup()函數(shù)內(nèi)，它的作用是設(shè)置某個(gè)管腳的模式，13是待設(shè)置管腳的編號(hào)，OUTPUT是指該管腳類(lèi)型為輸出（如果是INPUT則表示管腳類(lèi)型為輸入）。（二）digitalWrite()I/O輸出電平定義函數(shù)digitalWrite函數(shù)的作用是設(shè)置某個(gè)管腳的電位狀態(tài)。（三）delay()延時(shí)函數(shù)delay是一個(gè)無(wú)返回值的函數(shù)，參數(shù)是延時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度，單位是ms（毫秒）。三、變量的使用

變量的聲明方法為數(shù)據(jù)類(lèi)型+變量名（+變量初始化值）。變量名的寫(xiě)法一般為首字母小寫(xiě)。變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型除了整型int外，常用的還有布爾型、字符型等，如表所示。變量的作用范圍與該變量在哪聲明有關(guān)，大致分為全局變量和局部變量。類(lèi)型取值范圍說(shuō)明int-32768~32767（-215~215-1）整型unsignedint0~65535（0~216-1）無(wú)符號(hào)整型booleantrue或false（1或0）布爾型char-128~128字符型，用來(lái)存放ASCⅡ字符，可以將程序種的字符轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字存儲(chǔ)（如將字符A存儲(chǔ)為65）。float-3.4028235E+38~3.4028235E+38浮點(diǎn)型，相當(dāng)于數(shù)學(xué)中的實(shí)數(shù)。運(yùn)算較慢且可能有誤差，實(shí)際使用中盡量轉(zhuǎn)換為整型處理。byte0~255字節(jié)型，多被用來(lái)傳輸串行數(shù)據(jù)三、變量的使用1.全局變量

若在程序開(kāi)頭的聲明區(qū)或是在沒(méi)有大括號(hào)限制的聲明區(qū)，所聲明的變量作用域?yàn)檎麄€(gè)程序。即整個(gè)程序都可以使用這個(gè)變量代表的值或范圍，不局限于某個(gè)括號(hào)范圍內(nèi)。三、變量的使用2.局部變量

若在大括號(hào)內(nèi)的聲明區(qū)所聲明的變量，其作用域?qū)⒕窒抻诖罄ㄌ?hào)內(nèi)。若在主程序與各函數(shù)中都聲明了相同名稱(chēng)的變量，當(dāng)離開(kāi)主程序或函數(shù)時(shí)，該局部變量將自動(dòng)消失。四、運(yùn)算符的使用

運(yùn)算符用于執(zhí)行程序代碼運(yùn)算，會(huì)針對(duì)一個(gè)以上操作數(shù)項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行運(yùn)算。Arduino編程語(yǔ)言中使用了多種算術(shù)運(yùn)算符、比較運(yùn)算符和常見(jiàn)的邏輯運(yùn)算符。四、運(yùn)算符的使用1.常見(jiàn)的算術(shù)運(yùn)算符符號(hào)描述示例示例返回結(jié)果=賦值符號(hào)a=2a的值為2+加法符號(hào)1+23-減法符號(hào)2-11*乘法符號(hào)2*36/除法符號(hào)6/23%取模符號(hào)7%21++自加運(yùn)算i++等效于i=i+1若i的原值為2，運(yùn)行一次后結(jié)果為3--自減運(yùn)算i--等效于i=i-1若i的原值為2，運(yùn)行一次后結(jié)果為1+=復(fù)合加運(yùn)算i+=2等效于i=i+2若i的原值為2，運(yùn)行一次后結(jié)果為4-=復(fù)合減運(yùn)算i-=2等效于i=i-2若i的原值為2，運(yùn)行一次后結(jié)果為0四、運(yùn)算符的使用2.比較運(yùn)算符符號(hào)描述示例示例返回結(jié)果==等于符號(hào)a==2若a等于2則為真，否則為假！=不等于符號(hào)a!=2若a不等于2則為真，否則為假<小于符號(hào)a<2若a小于2則為真，否則為假>大于符號(hào)a>2若a大于2則為真，否則為假<=小于等于符號(hào)a<=2若a小于或等于2則為真，否則為假>=大于等于符號(hào)a>=2若a大于或等于2則為真，否則為假四、運(yùn)算符的使用3.常見(jiàn)的邏輯運(yùn)算符符號(hào)描述示例示例返回結(jié)果||邏輯或a>2||a<3若a大于2或a小于3則為真，否則為假&&邏輯與a>2&&a<3若a大于2且a小于3則為真，否則為假！邏輯非!a>2若a小于或等于2則為真，否則為假任務(wù)實(shí)施2TaskImplementation一、任務(wù)準(zhǔn)備（一）軟件及硬件準(zhǔn)備序號(hào)軟件及硬件名稱(chēng)數(shù)量1ArduinoIDE/2聯(lián)網(wǎng)的電腦1臺(tái)/人3鍵盤(pán)1個(gè)/人4鼠標(biāo)1個(gè)/人5ArduinoUNO開(kāi)發(fā)板1塊/人6USB串口線1根/人一、任務(wù)準(zhǔn)備（二）場(chǎng)地設(shè)備準(zhǔn)備（三）安全防護(hù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施前需要做好場(chǎng)地防護(hù)準(zhǔn)備以及檢查實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地和設(shè)備設(shè)施是否及存在安全隱患，如不正常請(qǐng)匯報(bào)老師并進(jìn)行處理方可實(shí)施任務(wù)。11.注意輸出電壓，避免開(kāi)發(fā)板被燒壞；22.注意電腦是否有空余且能正常工作的USB接口。

二、實(shí)施步驟（一）控制電路連接

連接線的方頭端接口連接ArduinoUNO控制板，另一端USB接口連接電腦。

二、實(shí)施步驟（二）控制程序編寫(xiě)與上傳

步驟1：打開(kāi)ArduinoIDE軟件，進(jìn)入界面。

二、實(shí)施步驟（二）控制程序編寫(xiě)與上傳

步驟2：在工具-端口-選擇對(duì)應(yīng)的端口。若分不清端口，先把開(kāi)發(fā)板連接上，查看端口，有COM1、COM3、COM4、COM5、COM6；斷開(kāi)開(kāi)發(fā)板連接，查看端口，有COM3、COM4、COM5、COM6；少了一個(gè)COM10端口，那么COM10就是對(duì)應(yīng)的端口。

二、實(shí)施步驟（三）LED閃爍

步驟1：新建一個(gè)文檔，//后的代號(hào)可刪除；在【代碼編寫(xiě)區(qū)域】中的“voidsetup(){”下方輸入“pinMode(13,OUTPUT)；在viodloop(){”，接著在“voidloop(){”下方輸入“digitalWrite(13,HIGH)；”，代碼如圖3-2-9所示。提示：代碼編寫(xiě)過(guò)程一定注意區(qū)分大小寫(xiě)。

二、實(shí)施步驟（三）LED閃爍

步驟2：在“digitalWrite(13,HIGH)；”下方輸入“delay(1000)；”，再換行輸入“digitalWrite(13,LOW)；”，最后換行輸入“delay(1000)；”，如圖3-2-10所示。

二、實(shí)施步驟（三）LED閃爍

步驟3：點(diǎn)擊上傳，如果操作順利，將出現(xiàn)“上傳成功”的提示，板載“L”燈將以1000ms的間隔進(jìn)行閃爍。

二、實(shí)施步驟（三）LED閃爍

步驟4：控制程序解析“pinMode(13,OUTPUT)”即是把13號(hào)引腳配置為輸出模式。配置成輸出模式后，你還需要使用“digitalWrite()”讓其輸出高電平或者是低電平；“delay(1000)”為程序運(yùn)行延時(shí)1000ms即1s；因此該控制程序?yàn)?3號(hào)引腳上的“L”燈點(diǎn)亮（HIGH）1s，然后熄滅（LOW）1s，以此循環(huán)達(dá)成閃爍的效果。

二、實(shí)施步驟（四）LED閃爍變量

步驟1：新建一個(gè)文檔，//后的代號(hào)可刪除；在【代碼編寫(xiě)區(qū)域】輸入“intledPin=13;”；換行再輸入“intdelaTtime=1000;”，如圖3-2-14所示。

二、實(shí)施步驟（四）LED閃爍變量

步驟2：在【代碼編寫(xiě)區(qū)域】中的“voidsetup(){”下方輸入“pinMode(ledPin,OUTPUT)；”，在“viodloop(){”下方輸入“digitalWrite(ledPin,HIGH)；”，隨后換行輸入“delay(delayTime)；”，再換行輸入“digitalWrite(ledPin,LOW)；”，最后換行輸入“delay(delayTime)；”，代碼如圖3-2-15所示。

二、實(shí)施步驟（四）LED閃爍變量

步驟3：點(diǎn)擊上傳，如果操作順利，將出現(xiàn)“上傳成功”的提示，板載“L”燈將以delayTime（1000ms）的間隔進(jìn)行閃爍。

二、實(shí)施步驟（四）LED閃爍變量

步驟4：控制程序解析setup函數(shù)的內(nèi)容只執(zhí)行一遍，loop函數(shù)內(nèi)容無(wú)限次循環(huán)運(yùn)行。ledPin代替了13號(hào)管腳的“L”燈。變量“delayTime”在初始化中被賦值“1000”，所以運(yùn)行延時(shí)變量“delayTime”的值為“1000”，以此為循環(huán)，形成閃爍的效果。這個(gè)案例中，變量ledPin和delayTime為全局變量。二、實(shí)施步驟（五）LED閃爍變量的變化

步驟1：在LED閃爍變量的代碼基礎(chǔ)上，在最后一行輸入“delayTime=delayTime+100;”，代碼如圖所示。

二、實(shí)施步驟（五）LED閃爍變量的變化

步驟2：點(diǎn)擊上傳，如果操作順利，將出現(xiàn)“上傳成功”的提示；板載“L”燈最初將以1000毫秒的間隔進(jìn)行閃爍，隨后每進(jìn)行一次循環(huán)延時(shí)的時(shí)間就會(huì)增加100ms。

二、實(shí)施步驟（五）LED閃爍變量的變化

步驟3：控制程序解析setup函數(shù)的內(nèi)容只執(zhí)行一遍，loop的內(nèi)容無(wú)限次循環(huán)運(yùn)行。ledpin代替了13號(hào)管腳的“L”燈。變量“delayTime”在初始化中被賦值“1000”，所以第一次運(yùn)行時(shí)“delayTime”的值為“1000”。第一次運(yùn)行到最后一句時(shí)，“delayTime”被重新賦值為“自身原值+100”（即1000+100）。所以loop部分語(yǔ)句運(yùn)行第二遍時(shí)，延時(shí)語(yǔ)句中的“delayTime”值為“1100”，最后一句時(shí)“del