01認識arduino

一、Arduino應用的作品展示

  • 老師做了很多arduino應用的作品，如下

    • 智能垃圾桶

    • 電子打地鼠

    • 機械手臂

    • 視力保健機

    • 雙人彈珠台

    • 簡易保全系統

    • 搖搖杯

    • 雷射光打靶

    • ...

  • 這些都是透過小小的arduino板子來做控制的，這塊小小板子是不是很厲害啊！接下來的課程就是要透過SCRATCH寫程式來控制Arduino

二、認識Arduino (義大利文，讀成 阿追（台語）諾）

  • Arduino，是一個開放原始碼的單晶片微控制器，它使用了Atmel AVR單晶片(AVR 是 ATmel 這家公司設計的 8 位元晶片)，採用了開放原始碼的軟硬體平台，建構於簡易輸出/輸入（simple I/O）介面板，並且具有使用類似Java、C語言的Processing/Wiring開發環境。

    • 微電腦控制板就像是一個具有大腦和神經線，但是沒有感官和行動能力的物體。

    • 也可以把它想像成一台小電腦(主機)

  • 開發沿革：(取自維基百科)

Arduino的核心開發團隊成員包括：馬西莫·班齊（Massimo Banzi）(Italy)、大衛·奎提耶斯（David Cuartielles）(Spain)、湯姆·伊果（Tom Igor）(USA)、贊布羅塔·馬提諾（Gianluca Martino）(Italy)、大衛·梅利斯（David Mellis）(USA)和尼可拉斯·蘭比提（Nicholas Zambetti）。

  • Arduino創始人Massimo Banzi在TED大會的演講

  • 據說馬西莫·班齊之前是義大利Ivrea一家高科技設計學校的老師。他的學生們經常抱怨找不到便宜好用的微控制器。2005年冬天，馬西莫·班齊跟大衛·奎提耶斯討論了這個問題。大衛·奎提耶斯是一個西班牙籍晶片工程師，當時在這所學校做存取學者。兩人決定設計自己的電路板，並引入了馬西莫·班齊的學生大衛·梅利斯為電路板設計編程語言。兩天以後，大衛·梅利斯就寫出了程式碼。又過了三天，電路板就完工了。這塊電路板被命名為Arduino。幾乎任何人，即使不懂電腦編程，也能用Arduino做出很酷的東西，比如對感測器作出回應，閃爍燈光，還能控制馬達。隨後馬西莫·班齊、大衛·奎提耶斯和大衛·梅利斯把設計圖放到了網上。保持設計的開放原始碼理念，因為版權法可以監管開源軟體，卻很難用在硬體上，他們決定採用創用CC許可。創用CC是為保護開放版權行為而出現的類似GPL的一種許可（license）。在創用CC許可下，任何人都被允許生產印刷電路板的複製品，還能重新設計，甚至銷售原設計的複製品。你不需要付版稅，甚至不用取得Arduino團隊的許可。然而，如果你重新發布了參照設計，你必須說明原始Arduino團隊的貢獻。如果你調整或改動了電路板，你的最新設計必須使用相同或類似的創用CC許可，以保證新版本的Arduino電路板也會一樣的自由和開放。唯一被保留的只有Arduino這個名字。它被註冊成了商標。如果有人想用這個名字賣電路板，那他們可能必須付一點商標費用給Arduino的核心開發團隊成員。

  • Arduino主板有許多種類：

    • Arduino UNO

    • Arduino MEGA 2560

    • Arduino Nano

    • Arduino Due

    • Arduino Yun

    • ....

三、認識 Arduino UNO

  • 資料取自Arduino Uno功能簡介(很好的一篇文章)

  • uno 義大利文是【一】的意思

  • 這是絕大多數Arduino入門者第一塊擁有的控制板

  • 原廠 Arduino Uno

    • 大陸相容的 Arduino Uno (兩種板子皆使用Mega328P晶片，只是不同的封裝，相容板並非盜板，因為原廠開源且授權商業用途製造之故)

四、認識 LED燈

  • LED燈就是發光二極體，是一種能發光的半導體電子元件

  • 現在的應用很多，如：電燈、車燈、手電筒燈、交通號誌

  • 正負極

  • 點亮LED燈

    • 通路與斷路介紹：

        • 通路：電路形成封閉迴路（電流可流通），電燈亮起來！

        • 斷路：電路形成切斷的電路（電流無法流通），電燈不會亮！

五、認識 數位及類比

  • Ｑ：何謂數位訊號？

  • Ａ：簡單來說，數位訊號只有兩種狀態。高電位跟低電位或者說1(ON)跟0(OFF)(可看做電燈開關，不是ON，就是OFF )。舉凡像是電腦、手機等等的電子產品幾乎都是輸送數位訊號。

  • Ｑ：何謂類比訊號？

  • Ａ：類比訊號，簡單的說，就是除了數位訊號以外的訊號都叫作類比訊號。像是溫度的高低變化，聲音的大小變化等連續訊號都是類比訊號。類比訊號有很多種狀態，不像數位訊號只有兩種狀態

六、數位輸出控制

  • 電腦的輸出設備：如螢幕、印表機，所以輸出就是電腦把資料丟出來給我看的動作

  • 數位輸出就像利用開關來控制電燈亮滅一樣（將開關轉到ON的時侯燈亮，轉到OFF的時侯燈滅）

    • D0~D13，腳位編號為0到13，不過通常會寫為D0到D13表示為數位腳位（D代表Digital）

    • 這些腳位用來當【輸出腳位】，輸出高電位5V與低電位0V的數位訊號，像點亮一顆LED燈，就是輸出高電位(5V)給這顆LED燈正極所在的腳位！

  • Arduino的每一個數位腳位（D0～D13）都可以用來做數位輸出控制，如打亮LED燈。

    • 將LED燈的正極（長腳）將D13

    • 將LED燈的負極（短腳）將GND （Ground 接地）

  • 接下來，利用SCRATCH＋Transformer來寫程式控制LED燈的亮、滅

  • 啟動Transfor­mer程式

    1. 安裝 Transfor­mer程式

    2. 安裝完成後，桌面會有一個「Transfor­mer」捷徑

    3. 利用USB線將Arduino Uno與電腦連接（可透過「裝置管理員」查得Arduino控制板使用哪一個連接埠，此例為COM3；若未抓到，記得要先安裝驅動程式）

    4. 點選「Transfor­mer」捷徑來啟動Transfor­mer程式

    1. 先選擇上圖的S2A（因為要利用Scratch2.0來寫控制Arduino的程式）

    2. 選擇正確的介面 （通常不會COM1），像此例是COM3

    3. 請勾「自動燒錄韌體」（若這塊Arduino板子是第一次使用Transformer，一定要打勾將Transformer的韌體燒錄進Arduino控制板內）

    4. 打勾「打開scratch檔」(等一下按「連線」後會自動打開Scratch程式)

    5. 最後點擊「連線」，出現「配對S2A成功」，則Transformer啟動完成（勿關閉Transformer視窗）

    6. 因剛剛有打勾「打開scratch檔」，因此會自動開啟Scratch2.0程式（離線版）

    1. 開啟Scratch後，點選「更多積木」，若s2a_fm出現綠燈，代表連線成功！！接下來可以開始寫程式來控制Arduino板子了！

    2. 若出現紅燈，代表連線失敗，通常是Arduino板子沒接好或選錯連接埠。