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[中级教程] Arduino教程中级前奏2 是什么让东西“活”起来了

前奏2 是什么让东西“活”起来了

简单的自动控制装置需要具备哪些元素

我们用Arduino做的小制作都可以 称为是一个简单的自动控制装置。 一个简单自动控制的装置，通常会 有三个元素，输入、控制和输出。 输入设备来搜集信号，控制器对接 收到的信号进行处理、最后再由输 出设备输出信号。我们以人来说， 五感就是输入信号，把信号送到大 脑，大脑再做出反应，输出的就是 人的行为。

而在Arduino的世界里也同样有输 入、控制与输出。Arduino的五感 是通过各式各样的传感器来实现 的。Arduino控制器好比是人的大 脑，来反应和处理信号。最后输出 主要有声、光（Led）、动（直流 电机、舵机）等表现形式。 做个简单的比喻吧！有个人叫你， 你随即就回答：“听到了”。这 里，你的耳朵就是输入设备，你的 大脑就是控制设备，嘴巴就是你的 输出设备。那整个过程我们如何通 过Arduino来实现呢？

最简单的，通过一个声音传感器， 一听到有声音，Arduino就会接受 到一个信号，然后，Arduino就让 蜂鸣器“吱”一声表示回答。来分 析下，这里，声音传感器就是输入 设备，Arduino就是控制设备，最 后蜂鸣器就是输出设备。

思考：能否识别出套件中哪些可做输 入设备，哪些可做输出设备？

输入设备 – 传感器

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外 界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成 （如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。 传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式，所 以不少学者也用“换能器－Transducer”来称谓“传 感器－Sensor”。

传感器的接口

传感器的接口 传感器接口分为三种，先了解下，分为：

数字接口
模拟接口
协议接口（数字）

协议接口也是数字接口的一种，常用的有I2C， Serial，SPI。

控制设备 – Arduino

不用多说，控制设备就是Arduino的控制器。我们这里 选用的是Arduino UNO。前面说了控制器好比人的大 脑的作用，用来处理事情。

输出设备 – 执行器

执行器也有很多种，最常见的是“动”。好比人的动 作，任何动作我们需要借助电机来完成。有了电机才能 让东西“动”起来。其他的还有“声音”，“光”表现 形式。蜂鸣器和喇叭就可以实现声音的输出。

代码与硬件之间的关系

前面说的输入设备、控制器、输出设备都是指硬 件。固然重要，就像人的躯体。那人的思想是不是 更重要，思想才是控制人行为的根源。大脑其实就 是思想的载体，两者缺一不可的。有没有联想到Ar- duino中了？代码的作用就是思想的作用。虽然我们 有控制器，但它不知道怎么去做，需要我们告诉 它，而我们告诉它的方式就是通过代码。知道代码 的重要性了吗？

电子世界的“数字”与“模拟”

前面说了，输入设备需要采集信号，再把这个信息 给到Arduino，Arduino再给信号输出设备。三个设 备之间通过信号联系在了一起。代码是处理这些信 号的。下面了解下电子世界的信号是怎么样的？输 入设备与控制器是以什么形式“交流”的呢？同样 控制器又是怎么与输出设备“沟通”的呢？这里我 们需要知道电子世界的两种“语言”——数字信号 与模拟信号。 

电子世界的数字与模拟与我们平常说的数字与模拟 不同。这里的数字，并不是代表的阿拉伯数字的意 思。这里的模拟，也不是我们日常认为的真实事物 的虚拟。这里需要你颠覆对数字与模拟原有的概 念，电子世界将给你一个新的诠释。不要问为什 么，因为这已经是约定俗成的东西了。

数字信号与模拟信号的区别

说下模拟信号与数字信号的区别： 

数字(Digital Signal): 只有2个值(0V和5V)。运用在 Arduino中，就是高 (HI GH) 或者低(LOW)， “HIGH”是“1”，对应为5V。“LOW”是“0”， 对应为0V。 模拟(Analog Signal): 在一定范围内，有无限值。在 Arduino中模拟口中，已经将0V到5V之间的值映射为 0~1023范围内的值。比如，0对应为0V，1023对应 为5V，512对应为2.5V。