2015-8-27 19:48:02 [显示全部楼层]
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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

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前奏2  是什么让东西“活”起来了

本系列教程配套硬件套件:新版Arduino中级套件



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。

截屏2020-07-03 15.31.58.png
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。

截屏2020-07-03 15.59.23.png

DFRobot中的“数字”与“模拟”

DFRobot套件中,我们有两种方法可以区分传感器
为数字还是模拟。


(1)绿色线为数字信号的传感器,蓝色线为模拟
信号的传感器。

(2)板子上会印有“D”或者“A”的字样,
“D”代表“数字”,“A”代表“模拟”。

202007031893..png

IO 传感器扩展板 V7.1

顺便来介绍下IO传感器扩展板,先看下扩展板
的功能图。我们这里主要就是用来连接传感器。

截屏2020-07-03 15.40.58.png

前面说了DF的传感器会有“D”和“A”的字
样。扩展板上也同样有对应的“D”与“A”的
字样,对应插上就可以了。

截屏2020-07-03 15.59.48.png

而IO扩展板的最大的好处之一,就是相对于控制板上的仅限的几个电源接口,扩展板大大了增加了电源接口和GND
接口,不用担心,如果连接多个传感器时,会出现电源接口不够用的情况。


在板子上,数字引脚和模拟引脚下面都会有对应一排“红色”排阵,以及一排“黑色”排阵。这就是扩展出来的电
源接口。红色排阵是与电源相连的,黑色排阵对应与GND相通。


特别说明下DF中的颜色区分:

绿色:数字信号(Digital Signal)

蓝色:模拟信号(Analog Signal)

红色:电源
黑色:GND


由于这里V7扩展板用到的功能不多,所以就不一一介绍了,
感兴趣的可以查看IO 传感器扩展板 V7.1的产品资料库。


这一节主要了解,是什么让东西“活”起来了,整个过程是
怎么样的?不仅是需要我们的硬件设备,还需要我们的软件
来驱使它来工作。从下一篇开始,我们动手玩了。



※ 在之后的Arduino学习之旅中,不管你遇到奇奇怪怪的问题,都希望你与我们交流,欢迎登陆我们的DFRobot创客社区!mc.dfrobot.com.cn

hnyzcj  版主

发表于 2015-8-28 16:39:11

新教程写的很细腻了
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花月诗人  学徒

发表于 2022-1-18 21:50:01

这个教程真的是杨而弥坚尊二米深
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赤星三春牛!  中级技匠

发表于 2022-1-19 21:27:05

教程写得不错!
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