Arduino编程基础与常用函数（详细）解析

article/2025/9/22 22:47:51

Arduino编程基础

  • 关键字：
    if、if…else、for、switch、case、while、do…while、break、continue、return、goto。
    语法符号：每条语句以“；”结尾，每段程序以“{}”括起来。

  • 数据类型：
    boolean、 char、 int、 unsigned int、 long、 unsigned long、 float、 double、 string、 array、 void。

  • 常量：
    HIGH 或者 LOW，表示数字I/O引脚的电平，
    HIGH 表示高电平（1），
    LOW 表示低电平（0）；
    INPUT 或者 OUTPUT，表示数字I/O引脚的方向，
    INPUT 表示输入（高阻态），
    OUTPUT 表示输出（AVR能提供5V电压，40mA电流）；
    TRUE 或者 FALSE，TRUE表示真（1），FALSE表示假（0）。

  • 程序结构：
    主要包括两部分，即void setup（）和void loop（）。
    其中，前者是声明变量及引脚名称（如int val；int ledPin=13），在程序开始时使用，初始化变量和引脚模式，调用库函数如pinMode（ledPin，OUTPUT）等，
    setup（）函数全程只执行一次，只在你初始设置时执行一次。
    而void loop（）用在setup（）函数之后，不断地循环执行，是Arduino的主体。

数字I/O引脚的操作函数

  1. pinMode（pin, mode）
    pinMode函数用于配置引脚以及设置输出或输入模式，是一个无返回值函数。该函数有两个参数： pin和mode。pin参数表示要配置的引脚；
    mode 参数表示设置该引脚的模式为INPUT（输入）或OUTPUT（输出）。
    INPUT 用于读取信号，OUTPUT用于输出控制信号。
    pin的范围是数字引脚0到13，也可以把模拟引脚（A0~A5）作为数字引脚使用，此时编号为14的引脚对应模拟引脚0，编号为19的引脚对应模拟引脚5。

    该函数一般会放在setup（）里，先设置再使用。

  2. digitalWrite（pin, value）
    该函数的作用是设置引脚的输出电压为高电平或低电平，也是一个无返回值的函数。pin 参数表示所要设置的引脚；
    value参数表示输出的电压为HIGH（高电平）或LOW（低电平）。

    注意：使用前必须先用pinMode设置。

  3. digitalRead（pin）
    该函数在引脚设置为输入的情况下，可以获取引脚的电压情况：HIGH（高电平）或者LOW（低电平）。

数字I/O引脚操作函数使用例程如下：

int button= 9;//设置引脚9为按钮输人引脚int LED= 13;//设置引脚13为LED输出引脚,内部连接开发板上的LEDvoid setup( )
{ 	pinMode( button, INPUT);//设置为输人pinMode( LED, OUTPUT) ;//设置为输出void loop()
{if(digitalRead( button) == LOW) //如果读取高电平digitalWrite(LED, HIGH); //引脚 13输出高电平else :digitalWrite(LED, LOW); // 否则输出低电平
}

模拟I/O引脚的操作函数

1．analogReference（type）
该函数用于配置模拟引脚的参考电压。它有三种类型：DEFAULT是默认模式，参考电压是5V；INTERNAL是低电压模式，使用片内基准电压源2.56V；EXTERNAL是扩展模式，通过AREF引脚获取参考电压。

注意：若不使用本函数，默认是参考电压5V。若使用AREF作为参考电压，需接一个5kΩ的上拉电阻。

2．analogRead（pin）
用于读取引脚的模拟量电压值，每读取一次需要花100μs的时间。参数pin表示所要获取模拟量电压值的引脚，返回为int型。它的精度为10位，返回值为0~1023。

注意：函数参数pin的取值范围是0~5，对应开发板上的模拟引脚A0~A5。

3．analogWrite（pin, value）
该函数是通过PWM（Pulse-WidthModulation，脉冲宽度调制）的方式在引脚上输出一个模拟量。图1-23所示为PWM输出的一般形式，也就是在一个脉冲的周期内高电平所占的比例。它主要应用于LED亮度控制、直流电机转速控制等方面。

  • 占空比的定义

在这里插入图片描述

注：

PWM波形的特点是波形频率恒定，占空比D可以改变。Arduino中的PWM的频率大约为490Hz，Arduino UNO开发板支持以下数字引脚（不是模拟输入引脚）作为PWM模拟输出：3、5、6、9、10、11。开发板带PWM输出的都有一个波浪线形的符号。

注意：PWM输出位数为8位，即0~255。

模拟I/O引脚的操作函数使用例程如下：

int sensor = A0;//A0 5IJAI it EXEt fi 5iint LED= 11;//引脚11输出LEDvoid setup( )
{ 	Serial. begin(9600);
}
void loop()
{	int v;v = analogRead( sensor);Serial. pr intln(v, DEC);//可以观察读取的模拟量analogWrite(LED, v/4);//读回的值范围是0~1023,结果除以4才能得到0~ 255的区间值
}

时间函数

  • delay（）
    该函数是延时函数，参数是延时的时长，单位是ms（毫秒）。应用延时函数的典型例程是跑马灯的应用，使用Arduino开发板控制4个LED依次点亮。
    程序如下：
void setup( )
{
pinMode( 6, OUTPUT) ;//定义为输出
pinMode( 7, OUTPUT) ;
pinMode( 8, OUTPUT) ;
pinMode(9, OUTPUT);]
}
void loop()
{
int i;
for(i= 6;i<= 9;i++ )//依次循环4盏灯
{
digitalWrite( i, HIGH);//点亮LED
delay( 1000);//持续1s
digitalWrite( i, LOW);//熄灭LED
delay(1000) ;//持续1s
}
}

当然还有其他的时间函数，例如：delayMicroseconds()、millis()、micros() ，这里就不过多介绍了，感兴趣的小伙伴可以自行查询学习。毕竟度娘是我们最好的老师。

串口通信函数

串行通信接口（serial interface）使数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信的接口。

由于串行通信接口（COM）不支持热插拔及传输速率较低，因此目前部分新主板和大部分便携计算机已开始取消该接口，串口多用于工控和测量设备以及部分通信设备中，包括各种传感器采集装置、GPS信号采集装置、多个单片机通信系统、门禁刷卡系统的数据传输、机械手控制和操纵面板控制直流电机等，特别是广泛应用于低速数据传输的工程应用。

主要函数如下：

1.Serial.begin（）该函数用于设置串口的波特率，即数据的传输速率，指每秒钟传输的符号个数。一般的波特率有9600、19200、57600、115200等。例如：Serial.begin（57600）

2．Serial.available（）该函数用来判断串口是否收到数据，函数的返回值为int型，不带参数。

3．Serial.read（）该函数不带参数，只将串口数据读入。返回值为串口数据，int型。

4．Serial.print（）该函数向串口发送数据。可以发送变量，也可以发送字符串。

Serial.print("today is beautiful");
Serial.print(x,DEC);//以十进制发送变量x
Serial.print(X,HEC);//以十六进制发送变量x

5．Serial.println（）
该函数与Serial.print（）类似，只是多了换行功能。

串口通信函数使用例程：

int x=0;
void setu()
{
Serial.begin(9600);//波频率9600
}
void loop()
{	if (Serial.avaiable()){x=Serial.read();Serial.print("I have a girlfriend");Serial.println(x,DEC);//换行输出}
}

Arduino库函数

Arduino的库函数与C语言和C++一样，Arduino平台也有相关的库函数，提供给开发者使用。这些库函数的使用，与C语言的头文件使用类似，需要用#include语句，可将函数库加入Arduino的IDE编辑环境中，

如#include“Arduino.h”语句。

在Arduino开发中主要库函数的类别为：
数学库主要包括数学计算；
SD库函数用于读写SD卡；
Servo库函数用于舵机的控制；
Stepper库函数用于步进电机控制；
Ethernet库函数用于以太网的通信；
WiFi库函数用于WiFi的控制和使用；
EEPROM库函数用于向EEPROM中读写数据；
LiquidCrystal库函数用于液晶屏幕的显示操作；
Firmata库函数实现Arduino平台与PC串口之间的编程协议等。

诸如此类的库函数非常多，还包括一些Arduino平台爱好者自己开发的库函数。关于库函数这里就不过多介绍了。以上就是本次的Arduino学习笔记，希望对你有帮助。文中如有不妥，草率之处，敬请批评指正一起学习！


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