Arduino教程中级 前奏3 从串口中认识“数字”与“模拟”

前奏3 从串口中认识“数字”与“模拟”

本系列教程配套硬件套件：新版Arduino中级套件

上一课：前奏2 是什么让东西“活”起来了

前面我们只是对Arduino是如何工作的有了一定的了解,知道了首先需要搭建一个“身体”，也就是整个硬件设备。然后需要“思想”，也就是代码去控制它的大脑(Arduino)。“身体”如何工作的，信号就是他们的“血液”。信号分为两种——数字信号与模拟信号。这一节，我们可以更直观的看到数字信号与模拟信号的区别。

数字信号

我们选用一个数字信号传感器来作为例子——数字按钮模块。

所需材料：
1× DFduino UNO R3（以及配套USB数据线）
1×  IO传感器扩展板 V7.1
1×  数字大按钮模块

硬件连接

首先，从我们的套件中取出IO 传感器扩展板V7.1，把扩展板直接插到UNO上，注意UNO与扩展板的上下引脚一一
对应，不要错位。找到数字大按钮模块，直接连接到数字引脚2，需要注意传感器的线序与扩展板上对应。下图为连接的示意图。

完成连接后，给Arduino接上USB数据线，供电，准备下载程序。

图2-1 数字信号示例

串口监视器效果

选择菜单中的文件(File) -- 示例(Examples) -- 01 Basics – DigitalReadSerial 代码。

int pushButton = 2;             // 连接到数字引脚2
void setup() {                   //初始化函数
Serial.begin(9600);            //设置串口波特率
pinMode(pushButton, INPUT);    //设置按键为输入模式
}
void loop() {                              // 主函数
int buttonState = digitalRead(pushButton);     //读取数字引脚2的状态
Serial.println(buttonState);             //串口打印出引脚2的状态
delay(1);                             //延时1ms
}

单击“下载（UpLoad）”，给Arduino下载代码。成功下载完程序后，打开Arduino IDE的串口监视器。

设置串口监视器的波特率为9600。

可以直接从串口读取按钮的状态。按钮没按下的时候，
串口显示为“0”，一旦被按下，串口显示为“1”。

模拟信号

我们选用一个模拟量的传感器来作为例子——模拟角度传感器。  

所需材料：

1×  模拟角度传感器

*之后的项目将不重复罗列UNO与I/0传感器扩展板，但是！每次都还是需要用到的。

硬件连接

拔下前面使用的按键，换成模拟角度传感器，直接连接到扩展板的模拟口0。完成连接后，给Arduino接上USB数据线，供电，准备下载程序。

图2-1 数字信号示例

输入代码

打开Arduino IDE，选择菜单中的文件(File) -- 示例(Examples)
-- 01 Basics – AnalogReadSerial 代码。 代码如下：

void setup() {                     //初始化函数
 Serial.begin(9600);             //设置串口波特率
}
void loop() {                         // 主函数
 int sensorValue = analogRead(A0);     //读取模拟引脚0的状态
 Serial.println(sensorValue);         //串口打印出引脚0的状态
 delay(1);                             //延时1ms
}

同样，单击“下载（UpLoad）”，给Arduino下载代码。成功下载完程序后，打开Arduino IDE的串口监视器。并且设置波特率为9600。
试着旋转电位器，可以看到0~1023之间的值。

两者比较分析

串口监视器

串口监视器可以实现Arduino与电脑之间进行互动。可以显示Arduino发送到PC端的数据，还可以让电脑发送数据给Arduino。

从串口监视器可以明显的看出，模拟与数字的鲜明的区别。数字口输出的只有0或者1，而模拟可以输出0~1023之
间的任何值。

代码区别

从代码可以看出，数字引脚和模拟引脚读数的方式是不同的。数字口使用digitalRead()来读取引脚状态值。而模拟
口是通过analogRead()来读取引脚状态值的。其实，最简单的从英文的字面意思应该也能明白这句语句的意思了。不明白没有太大关系，我们之后几节会做详细说明。


数字：
int buttonState = digitalRead(pushButton);        //读取数字引脚2的状态

模拟：
int sensorValue = analogRead(A0);        //读取模拟引脚0的状态

动手试一试

可以尝试使用套件中的其他数字传感器和模拟传感器，从串口监视器看看输出效果，是否与
前面我们所做的相符。