(RB-13K023)基于Arduino互動(dòng)電子套件

產(chǎn)品概述

Arduino 互動(dòng)電子入門(mén)套件是哈爾濱奧松機(jī)器人科技有限公司專門(mén)為 Arduino 電子 愛(ài)好者精心打造的一款適合電子類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的入門(mén)套件。即使你沒(méi)有學(xué)過(guò)電子電 路相關(guān)知識(shí)，也可以按照手冊(cè)講解一步步完成每個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中， 你只需在面包板上通過(guò)跳線插拔連接元件，無(wú)須使用電烙鐵焊接，避免了初學(xué)者焊接 元件浪費(fèi)原料不環(huán)保的習(xí)慣。 本套件除基本入門(mén)操作講解外，還附帶 14 節(jié)實(shí)驗(yàn)課程，這部分課程完全考慮初學(xué) 者學(xué)習(xí)興趣，由易到難，循序漸進(jìn)，精心編排，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均配有電路圖、元件插接圖， 實(shí)驗(yàn)詳細(xì)說(shuō)明和具有功能注釋的例子程序。打好學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，啟發(fā)創(chuàng)新思維，領(lǐng)悟開(kāi)源 創(chuàng)意文化，是這款套件是你走進(jìn) Arduino 電子世界的必備之選。

Arduino 基本技術(shù)參數(shù)

1.微控制器核心： AVRmega168-20PU/328-20PU（處理速度可達(dá) 20MIPS）
2.工作電壓： +5V
3.外部輸入電壓：＋ 7V～＋ 12V
4.外部輸入電壓（極值）： +6V≤Vin≤＋ 20V
5.數(shù)字信號(hào) I/O 接口 0～13：共 14 個(gè)，其中 6 個(gè) PWM 輸出接口（ Pin11、 Pin10、 Pin9、 Pin6、 Pin5、 Pin3）
6.模擬信號(hào)輸入接口 0～5：共 6 個(gè)
7.DC I/O 接口電流： 40 mA
8.Flash 容量： 16 KB /32KB(其他 2K 用于 bootloader)
9.SRAM 靜態(tài)存儲(chǔ)容量： 1KB
10. EEPROM 存儲(chǔ)容量： 512 bytes
11.時(shí)鐘頻率： 16MHz、支持 USB 接口協(xié)議
12.支持 USB 供電與外部供電
13.支持 ISP 下載功能
14.支持插針

Arduino 下載軟件及開(kāi)發(fā)環(huán)境

1、軟件下載
官方軟件下載地址： http://arduino.cc/en/Main/Software
2、軟件及硬件驅(qū)動(dòng)安裝
軟件是綠色版本，軟件解壓縮后即可使用

現(xiàn)將 Arduino 上的方頭 USB 連接好之后， 另外一端的 USB 連接好計(jì)算機(jī)任意一個(gè)USB 接口

接下來(lái)就會(huì)出現(xiàn) F232R USB UART 的驅(qū)動(dòng)程序安裝畫(huà)面

按照安裝提示選擇從列表或指定位置安裝，點(diǎn)擊下一步

點(diǎn)擊瀏覽，找到 Arduino 軟件所在位置的 drivers 文件夾，再次點(diǎn)擊下一步，就可以進(jìn)行安裝驅(qū)動(dòng)程序了，顯示完成即硬件驅(qū)動(dòng)安裝完成。 3.Arduino 編譯下載軟件使用說(shuō)明
打開(kāi)軟件只需執(zhí)行 arduino.exe 執(zhí)行文件，就可以看到如下程序編譯窗口

在輸入程序前需要先選擇板號(hào)和 COM 口， COM 口號(hào)可以在我的電腦右鍵管理里設(shè)備管理器里看到，實(shí)例中 COM 口為 COM13

板號(hào)的選擇就需要您根據(jù)您自己 Arduino 的型號(hào)選擇，實(shí)例中使用的為 Arduino mega168/mega328，需選擇 Arduino Diecimila， Duemilanove， or Nano w/ATmega 168， 若硬件為 Arduino Mega 328，需要選擇 Arduino Duemilanove or Nano w/ATmega 328； 若硬件為 Arduino Mega 1280 即需選擇 Arduino Mega

基本設(shè)置完畢就可以編寫(xiě)程序了

Arduino 基本語(yǔ)言概述

Arduino 使用起來(lái)要比其他微處理器更易懂，與 Basic Stamp 有些相似， Arduino 的 編程語(yǔ)言更為簡(jiǎn)單和人性化， Arduino 編程語(yǔ)言基于 C 語(yǔ)言，但其實(shí)用性要遠(yuǎn)高于 C 語(yǔ)言，主要由于它將一些常用語(yǔ)句組合函數(shù)化，例如：延時(shí)函數(shù) delay(1000)即為一秒
1、 Arduino 程序基本架構(gòu)
一個(gè) Arduino 程序分為兩部分；Void setup()在這個(gè)函數(shù)里放置初始化 Arduino 的程序， 使主循環(huán)程序在開(kāi)始之前設(shè)置好相關(guān)參數(shù)
2、 Arduino 常用編程語(yǔ)言
（ 1） pinMode(pin， mode)——將一個(gè)引腳配置成輸入或者輸出
（ 2） digitalWrite(pin， value)——打開(kāi)一個(gè)數(shù)值引腳將其賦值高電平或者低電平，此引腳必須是前面定義過(guò)的輸入或者輸出模式，否則 digitalWrite 不生效
（ 3） digitalRead（ pin）——讀取一個(gè)輸入狀態(tài)的引腳值。當(dāng)引腳處于高電平狀態(tài)時(shí)返回 HIGH，否則返回 LOW
（ 4） analogWrite(pin， value)——改變?cè)撘_的 PWM 輸出數(shù)值，引腳可以是 3、 5、6、 9、 10、 11。 PWM 值的改變范圍是 0～255，對(duì)應(yīng)的電壓輸出值是 0～5V
（ 5） analogRead(pin)——讀取模擬輸入引腳的值，并將其表示為 0～1023 之間的數(shù)值，對(duì)應(yīng) 0～5V 的電壓值
（ 6） delay(ms)——延遲一定毫秒的時(shí)間
（ 7） Serial.begin(speed)——為與 Arduino 串口通信做準(zhǔn)備，我們可以通過(guò) Arduino的上位機(jī)軟件檢測(cè)返回值，這里設(shè)置通信的波特率， 我們通常使用 9600，我們也可以使用其他的通信波特率，但是最大值是 115200
（ 8） Serial.read()——讀取一個(gè)字節(jié)的串行數(shù)據(jù)
（ 9） Serial.print(data， encoding)——將數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳回， encoding 指明數(shù)據(jù)傳回類型，默認(rèn)為純文本格式
（ 10） Serial.println(data， encoding)——與 Serial.print(data)相同，只是在傳回?cái)?shù)據(jù)的末尾多加一個(gè)換行符（ \r\n）。換行符的意義就等于你在 輸入一些文字后敲入的回車鍵

PWM 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速

你知道什么是直流電機(jī)嗎？定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為直流電機(jī)，它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。當(dāng)它作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流電動(dòng) 機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分 稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，由機(jī)座、 主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。

PWM 基本原理

PWM 是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率， 從而改變負(fù)載兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。 PWM 可應(yīng)用在許多方面， 如電機(jī)調(diào)速、 溫度控制、 壓力控制等。在 PWM 驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，接一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓 的“占空比”來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。實(shí)驗(yàn)用到的主要設(shè)備有： Arduino 控制器、 USB 下載線、直流電機(jī)、扇葉、 IRF520、1N4007、按鍵、電阻、大面包板和跳線。

PWM 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)實(shí)物連接圖

PWM 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)面包板插接圖

PWM 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)原理圖
按上圖所示的原理圖搭接好電路，然后將下面的例子程序下載到 Arduino 控制器中

當(dāng)我們按下啟動(dòng)按鍵時(shí)電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度很慢，當(dāng)我們多次按動(dòng)按鍵時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度逐漸加快，最終電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到最大。然后我們按下減速按鍵，多 次按下減速按鍵電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)逐漸減慢，最終電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)

紅外熱釋電傳感器人體檢測(cè)報(bào)警

紅外熱釋電傳感器響應(yīng)空間內(nèi)紅外線的變化，它們只響應(yīng)變化，因此只有當(dāng)人體移動(dòng)時(shí)才能告訴我們房間內(nèi)有人，并且在移動(dòng)。那些用于防竊報(bào)警的傳感器通常提供 一些可作為開(kāi)關(guān)連接到數(shù)字輸入電路的端子。這些傳感器特別易于安裝，這是超過(guò)光電開(kāi)關(guān)的顯著優(yōu)點(diǎn)。它們通常具有更寬廣，可通過(guò)改變透鏡來(lái)調(diào)整的靈敏度區(qū)域，這 些透鏡通常是隨設(shè)備一起提供的。這些設(shè)備中通常有一個(gè)用來(lái)縮短延遲時(shí)間的電位計(jì)，但是同樣，我們不能將延遲時(shí)間縮短到 0，最短時(shí)間取決于所購(gòu)買(mǎi)的傳感器

紅外熱釋電傳感器的結(jié)構(gòu)及原理：

紅外熱釋電傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料， 如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2mm×1mm 的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè) 元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng) 管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若 干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大 70分貝以上，這樣就可以測(cè)出 10～20 米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過(guò)時(shí)，人體發(fā) 出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。

紅外熱釋電傳感器工作原理圖
人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為 9～10um， 而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在 0.2～20um 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通 過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為 7～10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。

被動(dòng)式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小、隱蔽性好、價(jià)格低廉。
缺點(diǎn)：①容易受各種熱源、光源干擾；被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。②環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降， 有時(shí)造成短時(shí)失靈。
抗干擾性能：① 防小動(dòng)物干擾：探測(cè)器安裝在推薦地使用高度，對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)地面上地小動(dòng)物，一般不產(chǎn)生報(bào)警。②抗電磁干擾：探測(cè)器的抗電磁波干擾性能符合 GB10408 中 4.6.1 要求，一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起誤報(bào)。③抗燈光干擾：探測(cè)器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受 3 米外 H4 鹵素?zé)敉高^(guò)玻璃照射，不產(chǎn)生報(bào)警。 紅外線熱釋電傳感器對(duì)人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。紅外線熱釋電傳感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感,而對(duì)于橫切方向 (即與半徑垂直的方向)移動(dòng)則最為敏感。 在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測(cè)靈敏度極為重要的一環(huán)。

規(guī)格參數(shù)：

1.探測(cè)角度 120 度；
2.探測(cè)距離 7 米；
3.TTL 開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出,有信號(hào)輸出高電平（3.3V 左右）， 無(wú)信號(hào)輸出低電平（0.4V 左右）；
4.觸發(fā)時(shí)間可調(diào)；
5.常用于做防盜器等設(shè)備；
6.模塊已強(qiáng)制設(shè)置為可重復(fù)觸發(fā)工作方式；
7.引腳定義： （-）電源地， （OUT）信號(hào)輸出，(+)電源正。
實(shí)驗(yàn)用的主要設(shè)備： Arduino 控制器、 USB 下載線、紅外熱釋電傳感器、發(fā)光二極管、電阻、傳感器連接線、大面包板和跳線。

紅外熱釋電傳感器人體檢測(cè)實(shí)驗(yàn)實(shí)物連接圖

紅外熱釋電傳感器人體檢測(cè)實(shí)驗(yàn)面包板插接圖

紅外熱釋電傳感器人體檢測(cè)實(shí)驗(yàn)原理圖
按上圖所示的原理圖搭接好電路，然后將下面的例子程序下載到 Arduino 控制器中。

當(dāng)紅外熱釋電傳感器檢測(cè)到有人經(jīng)過(guò)時(shí)， LED 燈會(huì)閃爍。 如果沒(méi)有人經(jīng)過(guò)時(shí)， LED燈會(huì)熄滅。

數(shù)字傳感器控制流水燈

干簧管可以作為傳感器用，用于計(jì)數(shù)， 限位等等。例如，有一種自行車公里計(jì)，就是在輪胎上粘上磁鐵，在一旁固定上干簧管構(gòu)成的。把干簧管裝在門(mén)上，可作為開(kāi) 門(mén)時(shí)的報(bào)警用，也可作為開(kāi)關(guān)使用。 實(shí)驗(yàn)用到的主要設(shè)備有： Arduino 控制器、 USB 下載線、干簧管、傾角傳感器、發(fā)光二極管、電阻、傳感器連接線、大面包板和跳線。

干簧管控制流水燈實(shí)驗(yàn)圖

干簧管控制流水燈實(shí)驗(yàn)面包板插接圖

干簧管控制流水燈實(shí)驗(yàn)原理圖

傾角控制流水燈實(shí)驗(yàn)實(shí)物連接圖

傾角控制流水燈實(shí)驗(yàn)面包板插接圖

傾角控制流水燈實(shí)驗(yàn)原理圖
按上圖所示的原理圖搭接好電路，然后將下面的例子程序下載到 Arduino 控制器中。

當(dāng)磁鋼靠近干簧管時(shí)， LED 燈會(huì)循環(huán)交替閃爍。也可以將干簧管換成傾角傳感器，當(dāng)傾角傳感器有傾斜時(shí)， LED 燈會(huì)循環(huán)交替閃爍。

技術(shù)支持

RobotBase 為每一位客戶都提供了完善的售前與售后技術(shù)支持服務(wù)， 無(wú)論是您想購(gòu) 買(mǎi)產(chǎn)品，對(duì)產(chǎn)品一無(wú)所知，還是在使用購(gòu)買(mǎi)的產(chǎn)品中遇到問(wèn)題，您都可以隨時(shí)聯(lián)系我 們技術(shù)工程師，我們會(huì)竭盡全力為您答疑解惑，盡快幫您解決問(wèn)題，您可以通過(guò)以下 方式與我們?nèi)〉寐?lián)系：
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