汽車單片機技術(shù) 課件 項目1-3汽車單片機基礎知識認知；汽車照明系統(tǒng)控制；汽車信號系統(tǒng)控制

汽車單片機技術(shù)學習任務1

單片機的認知項目1

汽車單片機基礎知識認知【任務描述】

汽車單片機根據(jù)駕駛?cè)说牟僮骱彤斍暗恼嚭土悴考ぷ鳡顩r，在保證安全和動力性的前提下，選擇盡可能優(yōu)化的工作模式和能量分配比例。那單片機是什么樣子？又是如何工作的呢？下面請同學們通過學習單片機的知識，來掌握單片機的概念、種類和應用吧！【學習目標】1.能夠區(qū)別單片機于其他模塊。2.能夠識別單片機的型號。項目1

汽車單片機基礎知識認知1.單片機介紹

單片機誕生于20世紀70年代末，它是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。單片機具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通信接口、定時器，實時時鐘等外圍設備。

單片機又稱單片微控制器，如圖1-1，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設備。概括地講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。

圖1-1單片機項目1

汽車單片機基礎知識認知2.典型的單片機

（1）51系列單片機。51系列單片機最早由Intel公司推出，主要有8031系列，8051系列。后來Atmel公司以8051的內(nèi)核為基礎推出了AT89系列單片機。它廣泛應用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機型推出，今后很長的一段時間內(nèi)將占有大量市場，如圖1-2。

圖1-2C51系列單片機

（2）ARM＆AVRARM&AVR是一種功能較強的芯片，處理能力更強。但無法在沒有周邊器件的情況下單獨完成既定功能AVR單片機也是Atmel公司的產(chǎn)品，最早的就是AT90系列單片機，現(xiàn)在很多AT90單片機都轉(zhuǎn)型為Atmega系列和AtTIny系列，AVR單片機最大的特點是精簡指令型單片機，執(zhí)行速度，在相同的振蕩頻率下是8位MCU中最快的一種單片機，如圖1-3。圖1-3ARM系列單片機項目1

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（3）ArduinoArduino是單片機二次開發(fā)的產(chǎn)物。以做項目來說，普通單片機只是散件，硬件的設計和軟件設計都得你自己來。而且Arduino是半成品，你只要把相應的模塊組合在一起，再寫一寫甚至直接復制別人程序就能行了。拿做電腦來比喻的話，你拿單片機做項目就像用電子元件先做出來顯示器、主板、內(nèi)存條、顯卡、硬盤等，再把它們組裝成一臺電腦。用Arduino做項目就像直接把別人做好的主板硬盤顯卡組裝成電腦。Arduino的好處就是開發(fā)簡單，如圖1-4。圖1-4Arduino系列單片機項目1

汽車單片機基礎知識認知3.單片機的應用

單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡，在智能儀表、實時工控、通信設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域有著十分廣泛的用途。

（1）在智能儀器儀表中的應用單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。

（2）在工業(yè)控制中的應用用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化芯片管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。

（3）在家用電器中的應用現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子稱量設備，五花八門，無所不在。項目1

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（4）在計算機網(wǎng)絡和通信領(lǐng)域中的應用現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡和通信設備間的應用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。

（5）在醫(yī)用設備領(lǐng)域中的應用單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等。

（6）在各種大型電器中的模塊化應用某些專用單片機設計用于實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機的原理），就需要復雜的類似于計算機的原理。如：音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。在大型電路中，這種模塊化應用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更換。

（7）在汽車設備領(lǐng)域中的應用單片機在汽車電子中的應用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動機控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動機智能電子控制器，GPS導航系統(tǒng)，ABS防抱死系統(tǒng)，制動系統(tǒng)等等。項目1

汽車單片機基礎知識認知【任務工單頁】任務實施：單片機的基礎認知1.單片機又稱________________，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。2.51系列單片機最早有Intel公司推出，主要有8031系列，________系列。3.AVR單片機最大的特點是_____________單片機，執(zhí)行速度，在相同的振蕩頻率下是8位MCU中最快的一種單片機。4.單片機具有體積小、___________、控制功能強、擴展靈活、__________和使用方便等優(yōu)點。項目1

汽車單片機基礎知識認知

學習任務2單片機的硬件基礎認知【任務描述】

以ArduinoUNO單片機為例，從布局、技術(shù)規(guī)格、處理器、存儲空間及端口等介紹單片機的硬件組成，下面請同學們通過學習單片機的概念、種類，了解單片機的實際應用?！緦W習目標】

1.能夠識別單片機的硬件。2.能夠識讀單片機各引腳定義。1.Arduino介紹Arduino是一種開源的微控制器平臺，它包括了一個硬件部分（即Arduino開發(fā)板）和一個軟件部分（即ArduinoIDE），也就是單片機的開源硬件和軟件生態(tài)系統(tǒng)。Arduino已經(jīng)將晶振、電源、接口電路等硬件集成到單個開發(fā)板上，用戶只需要連接到電腦就可以開始編程和測試。Arduino使用一種基于C/C++的編程語言，它提供了許多簡化的函數(shù)和庫，使得編程更為簡潔易懂。Arduino適合于教學、快速原型制作、個人項目和藝術(shù)設計等場合，特別是對于初學者和非專業(yè)者，Arduino是一個理想的選擇。項目1

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汽車單片機基礎知識認知2.Arduino的硬件結(jié)構(gòu)

（1）Arduino的外觀圖Arduino的外觀圖如圖1-5所示。

（2）Arduino的結(jié)構(gòu)組成Arduino主要由處理器、電源接口、輸入端口等組成，如圖1-6所示。其技術(shù)規(guī)格見表1-1。圖1-5Arduino的外觀圖圖1-6Arduino的結(jié)構(gòu)組成項目1

汽車單片機基礎知識認知表1-1Arduino的技術(shù)規(guī)格項目1

汽車單片機基礎知識認知3.Arduino部件介紹

（1）Arduino的處理器種類和作用。處理器ATMEGA16U2的作用是負責將上位機通過USB傳輸過來的程序?qū)懭階Tmega328P中，相當于USB轉(zhuǎn)TTL串口的芯片；但其性能可能不太穩(wěn)定，有可能出現(xiàn)掉固件（固件：芯片能執(zhí)行的代碼）；有很多種專業(yè)級別的USB轉(zhuǎn)TTL串口的芯片，比如國外的FT232，CP2102，PL2303，國內(nèi)最好的CH340、CH341。處理器ATmega328P的作用是板子的核心主控（MCU），負責程序的存儲以及運行，ArduinoIDE編程的代碼最終會燒寫入ATMEGA328P中的ROM中。

（2）ATmega328P的詳解。Arduino其實是一塊AVR的開發(fā)板，其體系結(jié)構(gòu)為精簡指令集計算機（RISC）。AVR芯片內(nèi)部都是一片IC（集成電路），外面再用塑料殼包起來，用極細的線從IC的邊緣連接到封裝的腳上，ATmega328P采用的封裝方式為DIP封裝（雙列直插）。項目1

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（3）單片機比較常用的封裝方式。單片機比較常用的封裝方式是DIP封裝（DualIn-linePackage），也叫雙列直插式封裝技術(shù)，指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，DIP封裝如圖1-7所示。DIP封裝的特點：①絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路均采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般不超過100。②DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳，需要插入到具有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上。當然，也可以直接插在有相同焊孔數(shù)和幾何排列的電路板上進行焊接；DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時應特別小心，以免損壞管腳。DIP封裝結(jié)構(gòu)形式：DIP封裝結(jié)構(gòu)形式有多層陶瓷雙列直插式DIP，單層陶瓷雙列直插式DIP，引線框架式DIP（含玻璃陶瓷封接式，塑料包封結(jié)構(gòu)式，陶瓷低熔玻璃封裝式）等；DIP封裝的8086處理器DIP封裝具有以下特點：適合在項目1

汽車單片機基礎知識認知圖1-7DIP封裝圖1-8DIP封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)PCB（印刷電路板）上穿孔焊接，操作方便。芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大；最早的4004.8008.8086.8088等CPU都采用了DIP封裝，通過其上的兩排引腳可插到主板上的插槽或焊接在主板上。DIP封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-8所示。項目1

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（4）管腳定義。Atmega芯片內(nèi)部有兩個獨立的電源系統(tǒng)：數(shù)字電源（標示為：VCC或者VCC）和模擬電源（標示為：AVCC或者AVCC），VCC和AVCC應該同時接到相同的電壓上；即使用不到任何模擬電路功能，AVCC的電源管腳必須接上。兩個電源管腳是分開的，當需要低噪聲或者高精度的模擬讀數(shù)時，就可以給模擬部分加上額外的電源濾波，提高精度。ATmega328的28腳封裝有1個VCC腳、1個AVCC腳和2個GND腳；32腳封裝有2個VCC腳、1個AVCC腳和3個GND腳；100腳封裝有4個VCC腳、1個AVCC腳和5個GND腳。ATmega328管腳編號如圖1-9所示。AVR單片機系列是基于低功效的CMOS技術(shù)，其MOS管中沒有集電體、發(fā)射極或基極，而是有漏極、源極和柵極，CMOS器件的正確電源和地的術(shù)語描述為VDD和V。

（5）模擬參考（AREF）電壓。AREF電壓引腳有幾種不同的用法，它連在芯片內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（ADC）外圍設備的參考輸入端。ATmega328只支持單端ADC轉(zhuǎn)換，而ATmega2560可以做兩個輸入端之間的差分電壓測量。

無論是使用AVCC還是內(nèi)部參考電壓，都可以在AREF引腳和地之間接一個外部去耦電容，以提高參考電壓的穩(wěn)定性。模擬參考（AREF）電壓參考如圖1-10所示。另一個選擇是使用一個外部參考電壓源電路。項目1

汽車單片機基礎知識認知圖1-9ATmega328管腳編號圖1-10模擬參考（AREF）電壓參考項目1

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（6）RESET。RESET引腳提供了重置或者說重啟單片機的方法，名字上方的橫線表示這是一個低電平有效的輸入，意思是說當這個腳拉低時RESET功能起作用。RESET引腳設計可以承受高電壓，也可以用于通知芯片進入編程模式；RESET引腳拉低到地并且保持為低時，就可以讓芯片進入ISP（InSystemProgramming，在線編程），也稱呼為LVSP（LowVolageSerialProgramming，低壓串行編程）；RESET引腳拉高到大約12V（11.5V到12.5V），則芯片就會進入HVPP（HighVolageParallelProgramming，高壓并行編程），由于此模式情況下，RESET腳沒有接其他所有腳都有的箝拉電路，因此更加容易收到靜電的損壞。項目1

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（7）XTAL1和XTAL2。XTAL1和XTAL2引腳位置如圖1-11所示。XTAL1和XTAL2腳是內(nèi)部反相振蕩器的輸入和輸出腳。如果使用外部時鐘源，XTAL1就是內(nèi)部時鐘電路的輸入腳。這兩個腳一般是用于接一個石英晶體（ArduinoDuemilanove）或者陶瓷諧振器（ArduinoUno），以形成單片機的時鐘電路的時基信號，為系統(tǒng)提供一個高精度的時間基準。注意：通用輸入輸出（I/O）端口，特殊的端口已經(jīng)在上面介紹完成，剩下的端口都可以配置成輸入或者輸出端口。圖1-11XTAL1和XTAL2引腳位置項目1

汽車單片機基礎知識認知4.AVR內(nèi)核（1）ATmega328的簡化框圖如圖1-12所示。圖1-12ATmega328的簡化框圖（2）AVRCPU的主要部件AVR內(nèi)核包括AVRCPU的主要部件，如圖1-13所示。AVR內(nèi)核的組成如圖1-14所示。圖1-13AVRCPU的主要部件圖1-14AVR內(nèi)核的組成

芯片重啟后，PC被重置為0，程序存儲器中的0地址上的指令首先被取到CPU中（這個地方由MCU控制寄存器設置的），此處稱為重啟向量（一般來說，向量是指向一個特定地方（地址）的指針而非指令）。AVR體系中一個有是當中斷發(fā)生，程序的執(zhí)行跳轉(zhuǎn)到設定的中斷處理例程時，全局中斷允許位（I）被清除。

（3）時鐘源ATmega328和ATmega2560都有一個片內(nèi)振蕩器，其時鐘頻率由外部晶體或諧振器決定，其有以下兩種運行方式：一是低功耗模式，此模式不能輸出時鐘信號到芯片外面；二是全幅模式，增加了功率消耗。兩種芯片都可以從外部信號源獲取時鐘。片內(nèi)有一個系統(tǒng)時鐘預分頻器，系統(tǒng)時鐘以2的冪次分頻，分頻比可以從1:1到1:256。主系統(tǒng)時鐘是由兩個校準過的電阻/電容（RC）振蕩器之一產(chǎn)生的，還可以使用一個外部低頻時鐘晶體（一般是32KHz）來驅(qū)動需要真實時鐘的應用程序中的定時器/計時器。趣的設計是當中斷發(fā)生，程序的執(zhí)行跳轉(zhuǎn)到設定的中斷處理例程時，全局中斷允許位（I）被清除。項目1

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汽車單片機基礎知識認知（4）地址空間AVR體系結(jié)構(gòu)本身是基于哈弗體系結(jié)構(gòu)的，哈弗結(jié)構(gòu)中，程序和數(shù)據(jù)的存儲空間是分離的。程序存儲器的作用是用于存儲處理器要執(zhí)行的實際機器語言指令；在AVR上，這個存儲器是片內(nèi)的可編程16位寬flash陣列；其特點是可以存儲一定數(shù)量的數(shù)據(jù)，但寫入的時間比較長，可以擦寫的次數(shù)有限；有時候被看作是ROM（只讀存儲器）；Atmel器件手冊宣稱程序存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)可以保存很多年。數(shù)據(jù)存儲器。數(shù)據(jù)存儲器作用是用于保存程序運行過程中保存一些變量和變化的數(shù)據(jù)；在AVR上提供的是SRAM（StaticRandom-AccessMemory靜態(tài)隨機存取內(nèi)存）;

其大小ATmega328芯片有2KB的SRAM，而ATmega2560則會有8KB的SRAM；其特點是只要芯片還有電，SRAM內(nèi)存就保持里面的數(shù)據(jù)，當?shù)綦姾?，?nèi)存里的狀態(tài)就是不確定了，也就是說當重新上電后，就不確定SRAM是某個特定的值，所以Arduino的C語言編程會采取措施來確保未初始化的數(shù)據(jù)不會用在被認為有特定值的場合；寄存器。寄存器作用是CPU中的大多數(shù)算術(shù)和邏輯指令都可以在一個時鐘周期內(nèi)直接讀寫寄存器組里的單個寄存器，這樣大型的寄存器就可以讓復雜的算法可以快速執(zhí)行，而不用重復在SARM上復制數(shù)據(jù)。其大小在AVR上，里面有32個寄存器，編號為R0到R31；其中有6個寄存器有特殊用途，它們可以組合成3個16位指向數(shù)據(jù)存儲器的索引指針，這些索引寄存器稱呼為X、Y和Z，主要用于快速計算。輸入/輸出寄存器。輸入/輸出寄存器作用是所有的片內(nèi)外圍設備都是通過I/O地址空間訪問的，每個外圍設備都要用到1個或者多個寄存器，這些寄存器的位設置決定了外圍設備的行為。其特點是SRAM、寄存器組和外圍I/O寄存器都是在數(shù)據(jù)地址空間里的，而不是在程序地址空間里；EEPROM。EEPROM作用是適合用于存儲用戶可改的配置數(shù)據(jù)或其他需要容易修改又要長期非易失保存的數(shù)據(jù)；其大小，ATmega328芯片有1KB的EEPROM，而ATmega2560則會有4KB的EEPROM。其特點是EERPOM（電可擦寫只讀存儲器）可以承受多次的擦寫，這樣就比較適合存儲用戶可改的配置數(shù)據(jù)或其他需要修改又要長期非易失保存的數(shù)據(jù)；寫入的時序由片內(nèi)的EEPROM邏輯控制，每個字節(jié)需要大約3.3ms來寫入。項目1

汽車單片機基礎知識認知配置熔絲。配置熔絲作用是配置熔絲控制芯片一些運行特性，這樣可以更靈活地使用芯片；其大小是ATmega328芯片和ATmega2560芯片都有3個熔絲字節(jié):1個高字節(jié)、1個低字節(jié)和1個擴展字節(jié)。其特點特點是配置熔絲一般是由外部芯片編程器讀寫的，通過LPM指令，芯片可以讀取和鎖定熔絲中的位，也可以通過SPM指令寫引導裝載程序鎖定位。項目1

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汽車單片機基礎知識認知（5）指令集ATmega328芯片有131條不同的指令，而ATmega2560則會有135條。RISC（ReducedInstructionSetComputer精簡指令集計算機），代表的是每條指令本身的復雜度降低了，而不是指令集中的指令數(shù)量減少；簡化的可執(zhí)行指令易于在硅片上實現(xiàn)，進而使得芯片更小、更快也更加便宜。機械語言指令：在AVR指令中有些是16位的，有些是32位的，主要分為四種。AVR機械語言指令集的組成如圖1-15所示。圖1-15AVR機械語言指令集的組成5.片內(nèi)外圍設備

單片機內(nèi)部有構(gòu)成一部分完整計算機的電路，包括內(nèi)存塊、時鐘電路和接口外圍設備；所以一部分低端的微處理器不能稱呼為單片機。

（1）通用輸入/輸出（I/O）ATmega328芯片有3個I/O端口：端口B、C、D；ATmega2560芯片有11個I/O端口：端口A到端口H（沒有端口I）、端口J、K、L；配置為輸出方式后，根據(jù)輸出端口寄存器上的位被寫為1或者0，對應引腳上的高電平或者低電平；配置為輸入方式后，每個引腳可以讀到邏輯高或者邏輯低的電平；高于0.7×VCC的電壓為高電平，讀為1；低于0.3×VCC的電壓則認為是邏輯低電平，讀為0；在這兩個電平之間的電壓讀數(shù)為不可測的；如果需要，輸入引腳可以開啟內(nèi)置的上拉電阻，這樣可以保證信號的確定的；每個I/O端口都是由3個I/O寄存器中位的設置來控制。

（2）外部中斷AVR內(nèi)核可以識別和響應兩種不同的外部中斷；ATmega328有INT0和INT1腳，ATmega2560有INT0-7腳；外部中斷是嵌入式應用程序極為有用的資源，正確地使用外部中斷可以解放主應用程序，使其不再需要不斷輪詢設備或狀態(tài)以決定是否采取行動。項目1

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汽車單片機基礎知識認知（3）定時器/計數(shù)器定時器/計數(shù)器0。它可以用作定時器或計數(shù)器，核心為1個8位的計數(shù)器。定時器/計數(shù)器1。它可以用作定時器或計數(shù)器，而且還有1個輸入捕獲單元，這個硬件可以非常精確地做輸入信號的時間測量；核心為1個16位的計數(shù)器。定時器/計數(shù)器2。它特殊在于能以自己的鼓點起舞，它的異步運行模式能以系統(tǒng)時鐘或外部信號之外的信號源驅(qū)動；核心為1個8位的計數(shù)器。ATmega2560則增加3個16位的定時器（編號3.4.5）（4）USART

USART為通用同步、異步接收、發(fā)射器；ATmega328芯片有1個USART，而ATmega2560則會有4個USART。

（5）兩線串行接口（TWI）

即IC，IC為IC間總線，是菲利普開發(fā)的一種通信協(xié)議，用于減少芯片間的連線；IC標準最多允許總線上最多127個設備。

（6）模擬輸入ATmega328芯片有6個輸入，而ATmega2560則會有16個輸入；ATmega328模擬輸入接口為A0A5，而ATmega2560模擬輸入接口為A0A15；模擬輸入可以測量的電壓為0~5V；ADC一旦正確配置和觸發(fā)，可以模擬電壓轉(zhuǎn)化為0~1023之間的一個數(shù)值；0表示電壓是地電壓或接近地電壓；而讀到1023則表示電壓是AREF或接近AREF；這個是10比特的分辨率。項目1

汽車單片機基礎知識認知6.存儲空間Arduino的存儲空間即是其主控芯片所集成的存儲空間。也可以通過使用外設芯片的方式來擴展Arduino的存儲空間。ArduinoUNO的存儲空間分三種：Flash，容量為32KB。其中0.5KB作為BOOT區(qū)用于儲存引導程序，實現(xiàn)通過串口下載程序的功能；另外的31.5KB作為用戶儲存的空間。相對于現(xiàn)在動輒幾百GB的硬盤，可能覺得32KB太小了，但是在單片機上，32KB已經(jīng)可以存儲很大的程序了。SRAM，容量為2KB。SRAM相當于計算機的內(nèi)存，當CPU進行運算時，需要在其中開辟一定的存儲空間。當Arduino斷電或復位后，其中的數(shù)據(jù)都會丟失。EEPROM，容量為1KB。EEPROM的全稱為電可擦寫的可編程只讀存儲器，是一種用戶可更改的只讀存儲器，其特點是在Arduino斷電或復位后，其中的數(shù)據(jù)不會丟失。項目1

汽車單片機基礎知識認知7.串口ArduinoUNO有14個數(shù)字輸入/輸出端口，6個模擬輸入端口，如圖1-16所示。其中一些帶有特殊功能，這些端口如下：圖1-16ArduinoUNO14個數(shù)字輸入/輸出端口UART通信，為0（RX）和1（TX）引腳，被用于接收和發(fā)送串口數(shù)據(jù)。這兩個引腳通過連接到ATmega16U2來與計算機進行串口通信。外部中斷，為2和3引腳，可以輸入外部中斷信號。PWM輸出，為3.5.6.9.10和11引腳，可用于輸出PWM波。SPI通信，為10（SS）、11（MOSI）、12（MISO）和13（SCK）引腳，可用于SPI通信。TWI通信，為A4（SDA）、A5（SCL）引腳和TWI接口，可用于TWI通信，兼容IIC通信。AREF，模擬輸入?yún)⒖茧妷旱妮斎攵丝凇eset，復位端口。接低電平會使Arduino復位。當復位鍵被按下時，會使該端口接到低電平，從而使Arduino復位。項目1

汽車單片機基礎知識認知8.狀態(tài)燈ArduinoUNO帶有4個LED指示燈，如圖1-17所示，它們的作用分別是：圖1-17ArduinoUNO帶有4個LED指示燈ON，電源指示燈。當Arduino通電時，ON燈會點亮。TX，串口發(fā)送指示燈。當使用USB連接到計算機且Arduino向計算機傳輸數(shù)據(jù)時，TX燈會點亮。RX，串口接收指示燈。當使用USB連接到計算機且Arduino接收計算機傳來的數(shù)據(jù)時，RX燈會點亮。L，可編程控制指示燈。該LED通過特殊電路連接到Arduino的13號引腳，當13號引腳為高電平或高阻態(tài)時，該LED會點亮；當為低電平時，不會點亮。因此可以通過程序或者外部輸入信號來控制該LED的亮滅。項目1

汽車單片機基礎知識認知9.電源ArduinoUNO有三種供電方式，如圖1-18所示：

通過USB接口供電，電壓為5V。通過DC電源輸入接口供電，電壓要求7～12V。

通過電源接口處5V或者VIN端口供電，5V端口處供電必須為5V，VIN端口處供電為7～12V。圖1-18ArduinoUNO三種供電方式項目1

汽車單片機基礎知識認知【任務工單頁】

任務實施：單片機的硬件認知1.Arduino其實是一塊AVR的開發(fā)板，其體系結(jié)構(gòu)為_______指令集計算機（RISC）。2.DIP封裝（DualIn-linePackage），指采用_______形式封裝的集成電路芯片。3._______作用是CPU中的大多數(shù)算術(shù)和邏輯指令都可以在一個時鐘周期內(nèi)直接讀寫寄存器組里的單個寄存器。4.單片機內(nèi)部有構(gòu)成一部分完整計算機的電路，包括內(nèi)存塊、_______和接口外圍設備；所以一部分低端的微處理器不能稱呼為單片機。5.ArduinoUNO有____種供電方式。項目1

汽車單片機基礎知識認知學習任務3單片機的軟件基礎認知【任務描述】單片機是以C語言為基礎進行編程。C語言具有簡潔緊湊、靈活方便；運算符豐富；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單；執(zhí)行效率高；適用范圍廣，可移植性好等特點。本教材將重點介紹C語言的程序結(jié)構(gòu)、條件判斷、循環(huán)函數(shù)、算數(shù)運算符、比較運算符、布爾運算符、指針運算符、位運算符、復合運算符、常數(shù)變量、數(shù)據(jù)類型、變量作用域及修飾符、數(shù)字I/O、模擬I/O、高級I/O、時間函數(shù)、數(shù)學運算、中斷函數(shù)、通信?！緦W習目標】1.能夠使用C語言編程。2.能夠在單片機上實現(xiàn)軟件控制。項目1

汽車單片機基礎知識認知1.基于Arduino的主函數(shù)介紹

在Arduino中，setup函數(shù)和loop函數(shù)是兩個最重要的主函數(shù)，下面將對這兩個函數(shù)進行介紹。

（1）setup函數(shù)

在Arduino中程序運行時將首先調(diào)用setup函數(shù)。用于初始化變量、設置針腳的輸出\輸入類型、配置串口、引入類庫文件等。每次Arduino上電或重啟后，setup函數(shù)只運行一次。參考程序：intbuttonPin=3;voidsetup（）{Serial.begin（9600）;pinMode（buttonPin,INPUT）;}voidloop（）{//...}（2）loop函數(shù)

在setup函數(shù)中初始化和定義了變量，然后執(zhí)行l(wèi)oop函數(shù)。顧名思義，該函數(shù)在程序運行過程中不斷的循環(huán)，根據(jù)一些反饋，相應改變執(zhí)行情況。通過該函數(shù)動態(tài)控制Arduino主控板。參考程序：intbuttonPin=3;//setup中初始化串口和按鍵針腳.voidsetup（）{beginSerial（9600）;pinMode（buttonPin,INPUT）;}//loop中每次都檢查按鈕，如果按鈕被按下，就發(fā)送信息到串口voidloop（）{if（digitalRead（buttonPin）==HIGH）serialWrite（'H'）;elseserialWrite（'L'）;delay（1000）;}項目1

汽車單片機基礎知識認知項目1

汽車單片機基礎知識認知2.常數(shù)變量

（1）HIGH|LOW（引腳電壓定義）

引腳電壓定義HIGH和LOW，當讀?。╮ead）或?qū)懭耄╳rite）數(shù)字引腳時只有兩個可能的值：HIGH和LOW。HIGH。HIGH（參考引腳）的含義取決于引腳（pin）的設置，引腳定義為INPUT或OUTPUT時含義有所不同。當一個引腳通過pinMode被設置為INPUT，并通過digitalRead讀取（read）時。如果當前引腳的電壓大于等于3V，微控制器將會返回為HIGH。引腳也可以通過pinMode被設置為INPUT，并通過digitalWrite設置為HIGH。輸入引腳的值將被一個內(nèi)在的20K上拉電阻控制在HIGH上，除非一個外部電路將其拉低到LOW。當一個引腳通過pinMode被設置為OUTPUT，并digitalWrite設置為HIGH時，引腳的電壓應在5V。在這種狀態(tài)下，它可以輸出電流。例如，點亮一個通過一串電阻接地或設置為LOW的OUTPUT屬性引腳的LED。LOW。LOW的含義同樣取決于引腳設置，引腳定義為INPUT或OUTPUT時含義有所不同。當一個引腳通過pinMode配置為INPUT，通過digitalRead設置為讀?。╮ead）時，如果當前引腳的電壓小于等于2V，微控制器將返回為LOW。當一個引腳通過pinMode配置為OUTPUT，并通過digitalWrite設置為LOW時，引腳為0V。在這種狀態(tài)下，它可以倒灌電流。例如，點亮一個通過串聯(lián)電阻連接到+5V，或到另一個引腳配置為OUTPUT、HIGH的LED。項目1

汽車單片機基礎知識認知（2）INPUT|OUTPUT（數(shù)字引腳（Digitalpins）定義）

數(shù)字引腳（Digitalpins）定義，INPUT和OUTPUT，數(shù)字引腳當作INPUT或OUTPUT都可以。用pinMode（）方法使一個數(shù)字引腳從INPUT到OUTPUT變化。引腳（Pins）配置為輸入（Inputs）。Arduino（Atmega）引腳通過pinMode（）配置為輸入（INPUT）即是將其配置在一個高阻抗的狀態(tài)。配置為INPUT的引腳可以理解為引腳取樣時對電路有極小的需求，即等效于在引腳前串聯(lián)一個100兆歐姆（Megohms）的電阻。這使得它們非常利于讀取傳感器，而不是為LED供電。引腳（Pins）配置為輸出（Outputs）。引腳通過pinMode（）配置為輸出（OUTPUT）即是將其配置在一個低阻抗的狀態(tài)。

這意味著它們可以為電路提供充足的電流。Atmega引腳可以向其他設備/電路提供（提供正電流positivecurrent）或倒灌（提供負電流negativecurrent）達40毫安（mA）的電流。這使得它們利于給LED供電，而不是讀取傳感器。輸出（OUTPUT）引腳被短路的接地或5V電路上會受到損壞甚至燒毀。Atmega引腳在為繼電器或電機供電時，由于電流不足，將需要一些外接電路來實現(xiàn)供電。項目1

汽車單片機基礎知識認知（3）true|false（邏輯層定義）

邏輯層定義，true與false（布爾Boolean常量），在Arduino內(nèi)有兩個常量用來表示真和假：true和false。false。在這兩個常量中false更容易被定義。false被定義為0（零）。true。true通常被定義為1，這是正確的，但true具有更廣泛的定義。在布爾含義里任何非零整數(shù)為true。所以在布爾含義內(nèi)-1，2和-200都定義為ture。需要注意的是true和false常量，不同于HIGH，LOW，INPUT和OUTPUT，需要全部小寫。integerconstants（整數(shù)常量）。整數(shù)常量是直接在程序中使用的數(shù)字，如123。默認情況下，這些數(shù)字被視為int，但你可以通過U和L修飾符進行更多的限制（見下文）。通常情況下，整數(shù)常量默認為十進制，但可以加上特殊前綴表示為其他進制。不同進制對比如表1-2所示。進制示例數(shù)碼二進制1111011二進位計數(shù)制僅用兩個數(shù)碼，0和1，逢二進一八進制173用0，1，2，3，4，5，6，7八個數(shù)字，逢八進1十進制1230、1、2、3、4、5、6、7、8、9，逢十進一十六進制7b0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和字母A、B、C、D、E、F，逢十六進一項目1

汽車單片機基礎知識認知小數(shù)是十進制數(shù)。這是數(shù)學常識。如果一個數(shù)沒有特定的前綴，則默認為十進制。二進制以2為基底，只有數(shù)字0和1是有效的。示例101//和十進制5等價（1*2^2+0*2^1+1*2^0）二進制格式只能是8位的，即只能表示0-255之間的數(shù)。如果輸入二進制數(shù)更方便的話，你可以用以下的方式：myInt=（B11001100*256）+B10101010;//B11001100作為高位。八進制是以8為基底，只有0-7是有效的字符。前綴“0”（數(shù)字0）表示該值為八進制。0101//等同于十進制數(shù)65（（1*8^2）+（0*8^1）+1）項目1

汽車單片機基礎知識認知3.變量作用域及修飾符

在Arduino使用的C編程語言的變量，有一個名為作用域（scope）

的屬性。這一點與類似BASIC的語言形成了對比，在BASIC語言中所有變量都是全局（global）

變量。

在一個程序內(nèi)的全局變量是可以被所有函數(shù)所調(diào)用的。局部變量只在聲明它們的函數(shù)內(nèi)可見。在Arduino的環(huán)境中，任何在函數(shù)（例如，setup（），loop（）等）外聲明的變量，都是全局變量。

當程序變得更大更復雜時，局部變量是一個有效確定每個函數(shù)只能訪問其自己變量的途徑。這可以防止，當一個函數(shù)無意中修改另一個函數(shù)使用的變量的程序錯誤。

有時在一個for循環(huán)內(nèi)聲明并初始化一個變量也是很方便的選擇。這將創(chuàng)建一個只能從for循環(huán)的括號內(nèi)訪問的變量。參考程序：intgPWMval;//任何函數(shù)都可以調(diào)用此變量voidsetup（）{//...}voidloop（）{inti;//"i"只在"loop"函數(shù)內(nèi)可用floatf;//"f"只在"loop"函數(shù)內(nèi)可用//...for（intj=0;j<100;j++）{//變量j只能在循環(huán)括號內(nèi)訪問}}項目1

汽車單片機基礎知識認知

（1）static（靜態(tài)變量）static關(guān)鍵字用于創(chuàng)建只對某一函數(shù)可見的變量。然而，和局部變量不同的是，局部變量在每次調(diào)用函數(shù)時都會被創(chuàng)建和銷毀，靜態(tài)變量在函數(shù)調(diào)用后仍然保持著原來的數(shù)據(jù)。靜態(tài)變量只會在函數(shù)第一次調(diào)用的時候被創(chuàng)建和初始化。參考程序：/*RandomWalk*PaulBadger2007*RandomWalk

函數(shù)在兩個終點間隨機的上下移動*在一個循環(huán)中最大的移動由參數(shù)“stepsize”決定*一個靜態(tài)變量向上和向下移動一個隨機量*這種技術(shù)也被稱為“粉紅噪聲”或“醉步”*/#definerandomWalkLowRange-20#definerandomWalkHighRange20intstepsize;intthisTime;inttotal;voidsetup（）{Serial.begin（9600）;}voidloop（）{//測試randomWalk

函數(shù)stepsize=5;thisTime=randomWalk（stepsize）;serial.println（thisTime）;delay（10）;}intrandomWalk（intmoveSize）{staticintplace;//在randomwalk

中存儲變量//聲明為靜態(tài)因此它在函數(shù)調(diào)用之間能保持數(shù)據(jù)，但其他函數(shù)無法改變它的值place=place+（random（-moveSize，

moveSize+1））;if（place<randomWalkLowRange）{//檢查上下限place=place+（randomWalkLowRange-place）;//將數(shù)字變?yōu)檎较騷elseif（place>randomWalkHighRange）{place=place-（place-randomWalkHighRange）;//將數(shù)字變?yōu)樨摲较騷returnplace;}（2）volatilevolatile

這個關(guān)鍵字是變量修飾符，常用在變量類型的前面，以告訴編譯器和接下來的程序怎么對待這個變量。聲明一個

volatile變量是編譯器的一個指令。編譯器是一個將你的C/C++代碼轉(zhuǎn)換成機器碼的軟件，機器碼是arduino

上的

Atmega芯片能識別的真正指令。具體來說，它指示編譯器從

RAM而非存儲寄存器中讀取變量，存儲寄存器是程序存儲和操作變量的一個臨時地方。在某些情況下，存儲在寄存器中的變量值可能是不準確的。如果一個變量所在的代碼段可能會意外地導致變量值改變，那此變量應聲明為

volatile，比如并行多線程等。在arduino

中，唯一可能發(fā)生這種現(xiàn)象的地方就是和中斷有關(guān)的代碼段，成為中斷服務程序。參考程序：//當中斷引腳改變狀態(tài)時，開閉LEDintpin=13;volatileintstate=LOW;voidsetup（）{pinMode（pin,OUTPUT）;attachInterrupt（0,blink,CHANGE）;}voidloop（）{digitalWrite（pin,state）;}voidblink（）{state=!state;}項目1

汽車單片機基礎知識認知項目1

汽車單片機基礎知識認知（3）constconst關(guān)鍵字代表常量。它是一個變量限定符，用于修改變量的性質(zhì)，使其變?yōu)橹蛔x狀態(tài)。這意味著該變量，就像任何相同類型的其他變量一樣使用，但不能改變其值。如果嘗試為一個const變量賦值，編譯時將會報錯。const關(guān)鍵字定義的常量，遵守variablescoping管轄的其他變量的規(guī)則。這一點加上使用#define的缺陷，使const關(guān)鍵字成為定義常量的一個的首選方法。參考程序：constfloatpi=3.14;floatx;//....x=pi*2;//在數(shù)學表達式中使用常量不會報錯pi=7;//錯誤的用法-你不能修改常量值，或給常量賦值。#define或const可以使用const或＃define創(chuàng)建數(shù)字或字符串常量。但arrays，只能使用const。一般const相對的＃define是首選的定義常量語法。項目1

汽車單片機基礎知識認知4.數(shù)字I/O（1）pinMode（）pinMode（）用于將指定的引腳配置成輸出或輸入。詳情請見digitalpins。pinMode（）語法為pinMode（pin,mode），參數(shù)pin：要設置模式的引腳；參數(shù)mode:INPUT或OUTPUT，無返回。參考程序：ledPin=13//LED連接到數(shù)字腳

13voidsetup（）{pinMode（ledPin,OUTPUT）;//設置數(shù)字腳為輸出}voidloop（）{digitalWrite（ledPin,HIGH）;//點亮LEDdelay（1000）;//等待1sdigitalWrite（ledPin,LOW）;//滅掉LEDdelay（1000）;//等待第二個}注意：模擬輸入腳也能當做數(shù)字腳使用，參見A0，A1等。項目1

汽車單片機基礎知識認知（2）digitalWrite（）

用于給一個數(shù)字引腳寫入

HIGH或者LOW。如果一個引腳已經(jīng)使用pinMode（）配置為

OUTPUT模式，其電壓將被設置為相應的值，HIGH為5V（3.3V控制板上為3.3V），LOW為0V。如果引腳配置為

INPUT模式，使用digitalWrite（）寫入

HIGH值，將使內(nèi)部20kΩ上拉電阻（詳見數(shù)字引腳教程）。寫入LOW將會禁用上拉。上拉電阻可以點亮一個LED讓其微微亮，如果LED工作，但是亮度很低，可能是因為這個原因引起的。補救的辦法是使用pinMode（）函數(shù)設置為輸出引腳。注意：數(shù)字

13號引腳難以作為數(shù)字輸入使用，因為大部分的控制板上使用了一顆

LED與一個電阻連接到他。如果啟動了內(nèi)部的20K上拉電阻，他的電壓將在1.7V左右，而不是正常的5V，因為板載LED串聯(lián)的電阻把他使他降了下來，這意味著他返回的值總是LOW。如果必須使用數(shù)字

13號引腳的輸入模式，需要使用外部上拉下拉電阻。digitalWrite（）語法為digitalWrite（pin,

value），參數(shù)pin:引腳編號（如1，5，10，A0，A3）；參數(shù)value:HIGH或者LOW，無返回。項目1

汽車單片機基礎知識認知參考程序：intledPin=13;//LED連接到數(shù)字13號端口voidsetup（）{pinMode（ledPin,OUTPUT）;//設置數(shù)字端口為輸入模式}voidloop（）{digitalWrite（ledPin,HIGH）;//使LED亮delay（1000）;//延遲1sdigitalWrite（ledPin,LOW）;//使LED滅delay（1000）;//延遲1s}13號端口設置為高電平，延遲1s，然后設置為低電平。注意：模擬引腳也可以當作數(shù)字引腳使用，使用方法是輸入端口

A0，A1，A2等。項目1

汽車單片機基礎知識認知（3）digitalRead（）digitalRead（）用于讀取指定引腳的值。digitalRead（）語法為digitalRead（Pin），

參數(shù)Pin：讀取的引腳號（int），返回HIGH或LOW。參考程序：ledPin=13//LED連接到13腳intinPin=7;//按鈕連接到數(shù)字引腳7intval=0;//定義變量存以儲讀值voidsetup（）{pinMode（ledPin,OUTPUT）;//將13腳設置為輸出pinMode（inPin,INPUT）;//將7腳設置為輸入}voidloop（）{val=digitalRead（inPin）;//讀取輸入腳digitalWrite（ledPin,val）;//將LED值設置為按鈕的值}將13腳設置為輸入腳7腳的值。注意：如果引腳懸空，digitalRead（）會返回HIGH或LOW（隨機變化）。模擬輸入腳能當做數(shù)字腳使用，參見A0，A1等。項目1

汽車單片機基礎知識認知5.模擬

I/O（1）analogReference（）

analogReference（）配置用于模擬輸入的基準電壓（即輸入范圍的最大值）。analogReference（）語法及參數(shù)含義見表1-2。analogReference（）語法參數(shù)參數(shù)含義analogReference（type）typetype使用哪種參考類型：DEFAULT、

INTERNAL、INTERNAL1V1、

INTERNAL2V56、EXTERNALDEFAULT：默認5V（Arduino

板為5V）或3.3V（Arduino

板為

3.3V）為基準電壓INTERNAL：在ATmega168和ATmega328上以1.1V為基準電壓，以及在ATmega8上以2.56V為基準電壓（ArduinoMega無此選項）INTERNAL1V1：以1.1V為基準電壓（此選項僅針對ArduinoMega）INTERNAL2V56：以2.56V為基準電壓（此選項僅針對ArduinoMega）EXTERNAL：以AREF引腳（0至5V）的電壓作為基準電壓

analogReference（）返回無無表1-2analogReference（）語法及參數(shù)含義注意事項：改變基準電壓后，之前從analogRead（）讀取的數(shù)據(jù)可能不準確。項目1

汽車單片機基礎知識認知

警告：不要在AREF引腳上使用任何小于0V或超過5V的外部電壓。如果使用AREF引腳上的電壓作為基準電壓，在調(diào)用analogRead（）前必須設置參考類型為EXTERNAL。否則，將會削短有效的基準電壓（內(nèi)部產(chǎn)生）和AREF引腳，這可能會損壞Arduino板上的單片機。

另外，可以在外部基準電壓和AREF引腳之間連接一個5K電阻，這樣能在外部和內(nèi)部基準電壓之間切換。請注意，總阻值將會發(fā)生改變，因為AREF引腳內(nèi)部有一個32K電阻。這兩個電阻都有分壓作用。所以，例如，如果輸入2.5V的電壓，最終在AREF引腳上的電壓將為2.5×32/（32+5）V=2.2V。項目1

汽車單片機基礎知識認知（2）analogRead（）

analogRead（）用于從指定的模擬引腳讀取數(shù)據(jù)值。Arduino

板包含一個

6通道（Mini和Nano有8個通道，Mega有16個通道），10位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。這意味著它將

0至5V之間的輸入電壓映射到

0至1023之間的整數(shù)值。這將產(chǎn)生讀數(shù)之間的關(guān)系：5V/1024單位，或0.0049V（4.9mV）每單位。輸入范圍和精度可以使用analogReference（）改變。它需要大約

100μs（0.0001）來讀取模擬輸入，所以最大的閱讀速度是每s

10000次。analogRead（）語法為analogRead（Pin），參數(shù)Pin：從輸入引腳（大部分板子從

0到5，Mini和Nano從0到7，Mega從0到15）讀取數(shù)值，返回：從

0到1023的整數(shù)值。注意事項：如果模擬輸入引腳沒有連入電路，由analogRead（）返回的值將根據(jù)多項因素（例如其他模擬輸入引腳，你的手靠近板子等）產(chǎn)生波動。參考程序：intanalogPin=3;//電位器（中間的引腳）連接到模擬輸入引腳3//另外兩個引腳分別接地和+5Vintval=0;//定義變量來存儲讀取的數(shù)值voidsetup（）{serial.begin（9600）;//設置波特率（9600）}voidloop（）{val=analogRead（analogPin）;//從輸入引腳讀取數(shù)值serial.println（val）;//顯示讀取的數(shù)值}項目1

汽車單片機基礎知識認知（3）analogWrite（）

analogWrite（）用于PWM從一個引腳輸出模擬值（PWM）?？捎糜谧?/p>

LED以不同的亮度點亮或驅(qū)動電機以不同的速度旋轉(zhuǎn)。analogWrite（）輸出結(jié)束后，該引腳將產(chǎn)生一個穩(wěn)定的特殊占空比方波，直到下次調(diào)用analogWrite（）（或在同一引腳調(diào)用digitalRead（）或digitalWrite（））。PWM信號的頻率大約是490赫茲。在大多數(shù)arduino

板（ATmega168或ATmega328），只有引腳3，5，6，9，10和11可以實現(xiàn)該功能。在aduino

Mega上，引腳2到13可以實現(xiàn)該功能。老的Arduino

板（ATmega8）的只有引腳9.10.11可以使用analogWrite（）。在使用analogWrite（）前，你不需要調(diào)用pinMode（）來設置引腳為輸出引腳。analogWrite

函數(shù)與模擬引腳、analogRead

函數(shù)沒有直接關(guān)系。analogWrite（）語法為analogWrite（pin,value），參數(shù)pin：用于輸入數(shù)值的引腳；參數(shù)value：占空比，0（完全關(guān)閉）到255（完全打開）之間，無返回。說明：引腳

5和6的PWM輸出將高于預期的占空比（輸出的數(shù)值偏高）。這是因為millis（）和delay（）功能，和PWM輸出共享相同的內(nèi)部定時器。這將導致大多時候處于低占空比狀態(tài)（如：0-10），并可能導致在數(shù)值為0時，沒有完全關(guān)閉引腳5和6。通過讀取電位器的阻值控制

LED的亮度。項目1

汽車單片機基礎知識認知參考程序：intledPin=9;//LED連接到數(shù)字引腳9intanalogPin=3;//電位器連接到模擬引腳3intval=0;//定義變量存以儲讀值voidsetup（）{pinMode（ledPin,OUTPUT）;//設置引腳為輸出引腳}voidloop（）{val=analogRead（analogPin）;//從輸入引腳讀取數(shù)值analogWrite（ledPin,val/4）;//以val/4的數(shù)值點亮LED（因為analogRead

讀取的數(shù)值從

0到1023，而analogWrite

輸出的數(shù)值從

0到255）}項目1

汽車單片機基礎知識認知（4）高級I/Otone（）。tone（）用于在一個引腳上產(chǎn)生一個特定頻率的方波（50%占空比）。持續(xù)時間可以設定，否則波形會一直產(chǎn)生直到調(diào)用noTone（）函數(shù)。該引腳可以連接壓電蜂鳴器或其他喇叭播放聲音。

在同一時刻只能產(chǎn)生一個聲音。如果一個引腳已經(jīng)在播放音樂，那調(diào)用

tone（）將不會有任何效果。如果音樂在同一個引腳上播放，它會自動調(diào)整頻率。

使用

tone（）函數(shù)會與3腳和11腳的PWM產(chǎn)生干擾（Mega板除外）。

注意：如果你要在多個引腳上產(chǎn)生不同的音調(diào)，你要在對下一個引腳使用

tone（）函數(shù)前對此引腳調(diào)用noTone（）函數(shù)。tone（）語法及參數(shù)含義見表1-3。tone（）語法參數(shù)參數(shù)含義tone（pin,frequency）type要產(chǎn)生聲音的引腳frequency產(chǎn)生聲音的頻率，單位

Hz，類型unsignedinttone（pin,frequency,duration）type要產(chǎn)生聲音的引腳frequency產(chǎn)生聲音的頻率，單位

Hz，類型unsignedintduration聲音持續(xù)的時間，單位ms（可選），類型unsignedlong表1-3tone（）語法及參數(shù)含義項目1

汽車單片機基礎知識認知noTone（）。noTone（）用于停止由

tone（）產(chǎn)生的方波。如果沒有使用tone（）將不會有效果。注意：如果你想在多個引腳上產(chǎn)生不同的聲音，你要在對下個引腳使用

tone（）前對剛才的引腳調(diào)用noTone（）。noTone（）語法為noTone（pin），參數(shù)pin:所要停止產(chǎn)生聲音的引腳。shiftOut（）。shiftOut（）將一個數(shù)據(jù)的一個字節(jié)一位一位的移出。從最高有效位（最左邊）或最低有效位（最右邊）開始。依次向數(shù)據(jù)腳寫入每一位，之后時鐘腳被拉高或拉低，指示剛才的數(shù)據(jù)有效。

注意：如果所連接的設備時鐘類型為上升沿，要確定在調(diào)用shiftOut（）前時鐘腳為低電平，如調(diào)用digitalWrite（clockPin，

LOW）。這是一個軟件實現(xiàn)；Arduino

提供了一個硬件實現(xiàn)的

SPI庫，它速度更快但只在特定腳有效。項目1

汽車單片機基礎知識認知shiftOut（）語法及參數(shù)含義見表1-4。shiftOut（）語法參數(shù)參數(shù)含義shiftOut（dataPin,

clockPin,

bitOrder,value）dataPin輸出每一位數(shù)據(jù)的引腳（int）clockPin時鐘腳，當

dataPin

有值時此引腳電平變化（int）bitOrder輸出位的順序，最高位優(yōu)先或最低位優(yōu)先value要移位輸出的數(shù)據(jù)（byte）shiftOut（）返回無無表1-4shiftOut（）語法及參數(shù)含義注意：dataPin和clockPin要用pinMode（）配置為輸出。shiftOut目前只能輸出1個字節(jié)（8位），所以如果輸出值大于255需要分兩步。項目1

汽車單片機基礎知識認知//最高有效位優(yōu)先串行輸出int數(shù)據(jù)=500;//移位輸出高字節(jié)shiftOut（dataPin，

clock，MSBFIRST，（data>>8））;//移位輸出低字節(jié)shiftOut（data，clock，MSBFIRST，data）;//最低有效位優(yōu)先串行輸出data=500;//移位輸出低字節(jié)shiftOut（dataPin，

clock，LSBFIRST，data）;//移位輸出高字節(jié)shiftOut（dataPin，

clock，LSBFIRST，（data>>8））;項目1

汽車單片機基礎知識認知參考程序：//**************************************************************////Name:shiftOut

代碼，

HelloWorld////Author:CarlynMaw，TomIgoe////Date:25Oct，2006////版本:1.0////注釋：使用74HC595移位寄存器從0到255計數(shù)//////****************************************************************//引腳連接到74HC595的ST_CPintlatchPin=8;//引腳連接到74HC595的SH_CP intclockPin=12;////引腳連接到74HC595的DSintdataPin=11;voidsetup（）{//設置引腳為輸出pinMode（latchPin,OUTPUT）;pinMode（clockPin,OUTPUT）;pinMode（dataPin,OUTPUT）;}voidloop（）{//向上計數(shù)程序（J=0;J<256;J++）{//傳輸數(shù)據(jù)的時候?qū)atchPin

拉低digitalWrite（latchpin,LOW）;shiftOut

的（dataPin,clockPin,LSBFIRST,J）;//之后將latchPin

拉高//它不需要再接受信息了digitalWrite（latchpin,HIGH）;delay（1000）;}}相應電路，查看

tutorialoncontrollinga74HC595shiftregister。項目1

汽車單片機基礎知識認知shiftIn（）。shiftIn（）用于將一個數(shù)據(jù)的一個字節(jié)一位一位的移入。從最高有效位（最左邊）或最低有效位（最右邊）開始。對于每個位，先拉高時鐘電平，再從數(shù)據(jù)

傳輸線中讀取一位，再將時鐘線拉低。

注意：這是一個軟件實現(xiàn)；Arduino

提供了一個硬件實現(xiàn)的

SPI庫，它速度更快但只在特定腳有效。shiftIn（）語法及參數(shù)含義見表1-5。shiftIn（）語法參數(shù)參數(shù)含義shiftIn（dataPin,clockPin,bitOrder）dataPin輸出每一位數(shù)據(jù)的引腳（int）clockPin時鐘腳，當

dataPin

有值時此引腳電平變化（int）bitOrder輸出位的順序，最高位優(yōu)先或最低位優(yōu)先value要移位輸出的數(shù)據(jù)（byte）表1-5

shiftIn（）語法及參數(shù)含義項目1

汽車單片機基礎知識認知pulseIn（）。pulseIn（）用于讀取一個引腳的脈沖（HIGH或LOW）。例如，如果value是HIGH，pulseIn（）會等待引腳變?yōu)?/p>

HIGH，開始計時，再等待引腳變?yōu)長OW并停止計時。返回脈沖的長度，單位μs。如果在指定的時間內(nèi)無脈沖函數(shù)返回。此函數(shù)的計時功能由經(jīng)驗決定，長時間的脈沖計時可能會出錯。計時范圍從

10μs至3min（1s=1000ms=1000000μs）。pulseIn（）語法及參數(shù)含義見表1-6。pulseIn（）語法參數(shù)參數(shù)含義pulseIn（pin,value）pin要進行脈沖計時的引腳號（int）value要讀取的脈沖類型，HIGH或LOW（int）