Arduino Uno开发板引脚图_编码_应用特点

目前有许多微控制器，例如Arduino微控制器、PIC微控制器、ST微控制器、Texas微控制器，但主要使用Arduino，因为它价格便宜且能够以多种形式使用，而且是基于ATMEL ATmega328p微控制器。

Arduino可以以任何方式与任何由电力控制的物体进行交互。它还可以与电机、传感器和电磁体交互。简而言之，我们可以通过使用这块开发板来制作对外界做出反应和响应的设备。简而言之，可以说Arduino是数千个项目的大脑。

不同类型Arduino

Arduino具有不同类型的开发板，每种开发板都有不同的功能。像Arduino Mega、Arduino UNO、Arduino Nano、Lily Pad Arduino等，因为随着我们项目的进展，Arduino也会不断更新其开发板，以便让教师、学生和其它感兴趣的行业人士了解最新情况，因为这些板正在用于科学研究以及机器人技术等许多其它先进领域。

Arduino开发板因其价格低廉、跨平台（用于为这些开发板编写代码的IDE软件可以在Linux、OSX和Windows操作系统上运行，而某些开发板仅限于 Windows）、可扩展的开源硬件和软件而被广泛使用。 

Arduino UNO

Arduino UNO是Arduino家族中著名的微控制器板之一，由Arduino.cc开发。基本上Arduino.cc是一个开源平台，主要基于AVR微控制器Atmega328。它是 Arduino系列中最经济的板卡之一，与Arduino UNO的老大哥Arduino Mega相比，由于其输入输出引脚数量较少且尺寸较小，因此被广泛使用。在本文中，小编将主要介绍Arduino UNO。

Arduino Uno引脚图

从引脚图可以看出，每个引脚都具有PWM、中断、通用输入输出、模拟通道等多种功能引脚。但我们一次只能使用每个引脚的一种功能。它总共由14 个GPIO 引脚组成，不过并非所有引脚都具有 PWM功能。

GPIO引脚

Arduino Uno有14个数字I/O引脚。我们可以将所有这些引脚用作数字输入引脚或数字输出引脚。这些引脚只有2种状态，即高或低，或者简单地说是5V或0V，没有中间值。这些引脚主要用于感测开关打开或关闭时存在的数字电压电平。例如，当与Arduino Uno数字输入连接的开关打开时，它将感测到零电压电平；而如果开关闭合，它将检测到5伏电压。

• 要将任何引脚初始化为输入或输出，使用pinMode(pin_number, mode) 函数。例如，使用“pinMode(13, OUTPUT)”等函数会将引脚号13初始化为数字输出引脚。
• 类似地，此“pinMode(13, INPUT)”会将引脚初始化为数字输入引脚。
• digitalWrite(pin_number, state) 函数使数字输出引脚根据状态参数设置为高电平或低电平有效，该参数可以为高或低。
•  digitalRead() 函数读取数字输入引脚的状态，并根据输入引脚上的电压电平返回逻辑高电平或低电平。

模拟通道引脚

Arduino Uno提供六个模拟通道。开发板左侧的接头连接器将所有这些模拟引脚集中在一起。该图显示了模拟引脚的引脚排列位置。

从A0到A5，它们的分辨率为10位。它们提供了将任何外部模拟设备与这些引脚连接的灵活性。这些引脚可以读取0V至5V 的模拟电压。但可以使用AREF引脚或Arduino IDE中提供的AnalogReference () 函数将它们配置为较低范围。但可以通过这些模拟通道直接读取的最大电压为5伏。当然，我们也可以使用降压电路来测量更高的电压。

ADC（模数转换器）用于对这些引脚进行采样。这些引脚接收模拟信号，并通过使用ADC转换器将该模拟信号转换为0–1023之间的数字。

模拟通道示例

要使用模拟通道，可以使用此功能：

int AnalogOut = AnalogRead(int pin_number);

AnalogRead()函数从指定为该函数参数的引脚号读取模拟电压。我们将输出值保存在整数类型变量中。

PWM引脚

开发板有14个GPIO引脚。但是，其中只有六个具有脉宽调制功能。分别是引脚5、6、9、10和11提供PWM输出。它们都具有8位分辨率。

它就像模拟输出功能一样。PWM控制LED、电机和其它执行器。AnalogWrite(pin_number, Duty_cycle) 函数提供具有指定占空比的PWM输出。占空比可以在 0-100%或0-255之间变化。例如，analogWrite(5, 127) 函数在引脚5上生成占空比为50%的PWM。

其它引脚

• USB端口
• TX和RX 引脚（用于串行通信）
• SPI（串行外设接口）
• 外部适配器通过高达12伏的外部电源向该开发板供电（开发板将利用其电压调节器，根据我们要求将该电压提高到5V或3.3V）
• 复位引脚：用于复位整个板并将其带至运行程序的初始阶段。例如，我们的板在运行程序的中间挂起，那么可以利用这个引脚，这个引脚将清除所有内容并从头开始程序
• ICSP连接器（用于绕过USB端口并将我们的板直接作为串行设备连接。如果芯片损坏并且无法与计算机通信，则此端口对于重新启动加载芯片至关重要）

Arduino UNO内存

• Flash Memory：13KB（用于存储多条代码形式的指令）
• 2KB的SRAM
• 1KB的EPROM

Arduino UNO主要特点

• 16 MHz晶体振荡器。
• 工作电压为5V，可以通过USB端口或外部适配器来实现。
• 支持外部微型SD卡。
• 具有内置的电压调节功能，即当该设备连接到其他外部设备时，它会保持电压受控，从而防止板损坏。
• 简单的USB接口，即只需将外部设备插入此端口即可使用。该接口还用于将你的板注册为计算机上的虚拟串行端口，其优点是这种类型的串行通信设置非常简单和方便。
• 16MHz时钟足以满足大多数应用的需要。
• 板载LED可轻松快速地调试我们的代码
• 如果我们的项目的功能或性质变得复杂以使我们的主板存储更多信息，则可以使用Micro SD卡。

Arduino UNO编程

• 与Arduino家族的其它开发板一样，这也是使用Arduino IDE软件制作草图（Arduino程序称为草图）。
• 在Arduino IDE上开发的草图可以通过USB端口连接我们的计算机直接传输。
• IDE兼容Linux、MAC或Windows 操作系统。
• 使用C和C++编程语言。
• 可以轻松获得数千个预加载的草图，以便让Arduino根据我们的要求执行某些操作。

Arduino UNO编码

在进行Arduino UNO编写代码时要记住的重要事项：

• 草图是一个Arduino程序。
• Arduino sketch中的所有代码将从上到下处理。
• 草图通常分为10个部分。
• 它以一个标题开始，解释我们将在草图中做什么。
• 定义了全局变量。
• 常量名称分配给不同的Arduino引脚。
• 设置并配置初始变量。
• 初始变量设置后，它从设置例程开始，在该例程中，如果需要，可以设置变量的初始条件。
• 运行我们只想运行一次的初步代码，此时启动串行通信以运行串行监视器。
• 从设置函数中，跳转到循环例程，并记住它是sketch的主例程。
• 只要我们的草图继续运行，循环例程就会一遍又一遍地执行。
• 在循环例程之后，列出了许多用户定义的函数，这些函数只有在设置或循环函数中调用时才起作用。
• 这些用户定义函数的执行取决于它们是在设置函数还是循环函数中调用。每当调用用户定义的函数时，它都会转到该函数执行它，然后返回到调用该函数的草图的下一行。
• 草图中只有2个部分是强制性的，即循环和设置功能。

Arduino UNO扩展兼容性

为了使我们的Arduino UNO执行特殊功能，可以使用扩展板（称为Shield，插在电路板顶部的昂贵适配器）。目前有无数数量的Arduino扩展板可用。扩展板的选择取决于我们项目的要求和功能。在购买任何扩展板之前，请确保该扩展板的工作电压不超过我们电路板的电压，否则会损坏电路板。因此，在确定其工作电压后，可以使用市场上提供的任何一种扩展板。下面列出了一些广泛使用的重要扩展板：

• Ethernet Shield
• Wireless Shield
• Motor Shield

ARDUINO UNO应用

如上所述，最经济、最便宜的板是 Arduino UNO，它支持多种应用。下面列出了使用Arduino UNO开发的一些重要应用程序：

• 嵌入式系统
• 机器人技术
• 运动控制装置
• 直流电机控制（使用H桥）
• Ardupilot（无人机硬件和软件）
• 家庭和工业自动化
• Game Duino（用于创建复古2D游戏）
• 水质检测
• 数据记录仪（用于科学研究）
• Xoscillo（开源示波器）
• 交通灯倒计时器

总结

Arduino Uno是一种开源的单板微控制器（Microcontroller）开发板，广泛用于嵌入式系统和电子原型设计。Arduino Uno的硬件设计和软件开发环境都是开源的，这意味着用户可以自由地查看、修改和分享其设计和代码。这一特性鼓励了开发者社区的积极参与和创新。

Arduino Uno板上有多个数字输入/输出引脚（Digital I/O Pins）和模拟输入引脚（Analog Input Pins），这些引脚可用于连接各种传感器、执行控制任务和与外部设备通信。此外，Arduino Uno板内置了USB接口，可用于将程序代码上传到微控制器，同时也可用于与计算机进行串行通信。

值得一提的是，Arduino Uno的开发环境基于简单的集成开发环境（IDE），该IDE提供了许多库和示例代码，以便用户轻松编写和测试程序。与此同时，Arduino IDE支持多个操作系统，包括Windows、macOS和Linux，因此可以在各种计算机上使用。

总之，Arduino Uno是一个受欢迎的、易于入门的嵌入式开发平台，适用于各种创造性的电子项目和原型设计。它的开源性质、丰富的资源和用户友好的开发环境使其成为许多创客、工程师和教育者的首选工具。另外，Arduino Uno拥有庞大的用户社区，这意味着用户可以获得丰富的支持、教程和项目示例。