Arduino电子设计实战指南：零基础篇 奥松机器人 20141009

2020-03-01 246浏览

  • 1.
  • 2.前言 2012 年 3 月本人在机械工业出版社出版了首本 Arduino 著作《Arduino 开发实战指南— —AVR 篇》 ，在国内引领的一波 Arduino 学习的高潮。虽然在硬件工程师的眼中 Arduino 仅仅 是一个简单的 8 位机最小系统，但对于更多的没有硬件背景的人来说（特别是软件工程师） ， Arduino 为他们打开了一扇通向硬件领域的窗口，这扇窗连接的是一个叫做开源硬件的世界。 这里不用去系统的学习硬件知识就能够制作出很有意思的硬件交互作品。 Arduino 因为其简单易用、完全开源、扩展丰富的特点已经成为开源硬件中的一个重要 角色，使用 Arduino 来制作电子作品时，我们不再需要单独学习单片机、寄存器之类的底层 知识，只需要专注于我们的想法与实现的功能。 使用 Arduino 的人越来越多，随之而来本人这边的反馈也越来越多，许多读者反应之前 的那本书还是偏重于底层硬件知识，对于没有硬件基础的人来说入门还是有点费劲，所以本 人又和图书编辑张国强先生合作编写了这本零基础的 Arduino 图书。经过 2012 年的活动经 验与自身学习体会，终于在 2012 年底完成了书稿的撰写工作。书稿完成之后，本人心中依 然忐忑不安，毕竟自己无法真正的变成一个零基础的人来真实的体会没有硬件背景的人是如 何学习 Arduino 的，加上本人水平有限，书中一定存在不少的缺点与漏洞，为此，本人先为 书中的不足之处致以真诚的歉意，同时诚挚的欢迎广大的读者提出宝贵的意见并不吝赐教。 本书的内容及面向的读者 从一个没有硬件基础的人变成一个熟练使用 Arduino 的电子爱好者，了解一些基本的电 子学知识，会让这个转变过程更加的顺利平稳。而本人对电子学的理解是电子学的世界中实 际上只有两种信号：数字信号和模拟信号，而 Arduino 要处理的，或者说是我们在制作电子 作品时需要处理的也就是这两种信号，外围使用的各种传感器、驱动部件都可以归结为这两 种信号。每种信号又分为输入和输出两种处理形式，所以最终我们要搞清楚的基础就是 4 件事：数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出，而串行通信实际属于数字信号 处理的一种扩展。我喜欢称之为“两仪四象学电子” 。 基于以上原因，所以本书就按照这几个基本点展开，本书共分为 8 章，各章所涉及内容 如下 第一章简单介绍电子学的一些知识和概念 第二章电子电路分析 第三章介绍了 Arduino 的使用，软件的安装和应用 第四章、第五章和第六章是关于数字量输出、模拟量输出、数字量输入及模拟量输入这 几种基本情况的应用 第七章单独就串行通信进行了阐述 第八章是 Arduino 的一些特殊应用，确切的说 Leonardo 用作鼠标键盘的特殊应用 了解了书中的内容之后，其他的就触类旁通了。大家要是想更深入的学习 Arduino 的内 容，了解 Arduino 的外围扩展模块，可以接着阅读本人之前的那本《Arduino 开发实战指南 ——AVR 篇》。 为了更适合初学者的阅读，本书采用全彩色印刷，书中实例均用面包板和面包线制作， 使用 Fritzing 来绘制实物连接效果图，更加直观明了。最后还是要感谢现在正捧着这本书的
  • 3.您，感谢您肯花费时间和精力阅读本书，由于时间有限，书中难免存在疏漏与错误，诚恳的 希望您批评指正，您的意见和建议将是我巨大的财富。希望在 Arduino 的领域结识更多的朋 友。
  • 4.目录 第一章 电子学基础 1.1 什么是电子学 1.2 电子学的发展 1.2.1 电子学的诞生 1.2.2 电子管的发明 1.2.3 晶体管的发明 1.2.4 集成电路 1.3 基本知识 1.3.1 电流 1.3.2 电流的故事 1.3.3 电压 1.3.4 电池 1.3.5 电阻 1.3.6 单位的名称 1.3.7 欧姆定律 1.3.8 导体和半导体 1.3.9 二极管 1.3.10 发光二极管 1.4 面包板及面包线 1.5 万用表 1.5.1 电阻的测量 1.5.2 电压的测量 1.5.3 通断的测量 1.6 其他工具 1.6.1 电烙铁 1.6.2 螺丝刀 1.6.3 镊子 1.6.4 尖嘴钳 1.6.5 偏口钳 1.6.6 剥线钳 第二章 电子电路 2.1 电路分析 2.1.1 电路 2.1.2 并联电路和串联电路 2.1.3 电阻的并联 2.1.4 电阻的串联 2.1.5 开路和短路 2.2 Fritzing 2.2.1 Fritzing 介绍 2.2.2 软件的获取 2.2.3 软件操作界面 2.2.4 面包板视图
  • 5.2.2.5 电阻的色环 2.2.6 原理图视图 2.2.7 PCB 视图 2.3 初识 Arduino 2.3.1 Arduino 的初始功能 2.3.2 闪烁的发光二极管 2.3.3 原理图视图 第三章 应用开发环境 3.1 什么是 Arduino 3.1.1 开源硬件 3.1.2 Arduino 板的种类 3.1.3 Arduino 兼容板 3.2 Arduino 的资源 3.2.1 Leonardo 的硬件资源 3.2.2 Dreamer Nano 的硬件资源 3.3 Arduino 开发环境 3.3.1 开发环境的获取 3.3.2 添加新硬件 3.3.3 开发环境设置 3.4 IDE 中的快捷按钮 3.4.1 快捷按钮的介绍 3.4.2 快捷按钮的使用 3.5 Blink 代码 3.5.1 注释 3.5.2 数据类型 3.5.3 函数 3.5.4 程序结构 3.5.5 修改闪烁时间 3.5.6 更改控制引脚 3.6 本章函数小结 第四章 控制多个 LED 4.1 交通信号灯项目 4.1.1 硬件电路的搭建 4.1.2 变量的含义 4.1.3 变量的命名规则 4.1.4 代码实现 4.1.5 定义函数 4.2 ArduBlock 4.2.1 ArduBlock 的添加 4.2.2 ArduBlock 的使用 4.3 数码管 4.3.1 数码管介绍
  • 6.4.3.2 数码管的使用 4.3.3 数码管的连接 4.3.4 显示数字 4.3.5 for 循环 4.3.6 使用 for 循环 4.3.7 优化后的代码 第五章 灯光的渐变 5.1 电信号 5.1.1 数字信号 5.1.2 模拟信号 5.1.3 分辨率 5.2 亮度的渐变 5.2.1 模拟量的输出 5.2.2 功能介绍 5.2.3 新函数介绍 5.2.4 代码实现 5.3 全彩 LED 5.3.1 三原色 5.3.2 全彩 LED 介绍 5.3.3 RGB 颜色表示法 5.3.4 硬件的连接 5.3.5 显示指定的颜色 5.3.6 遍历所有的颜色 5.4 本章函数小节 第六章 添加交互元件 6.1 手动控制 LED 亮灭 6.1.1 按键介绍 6.1.2 新函数介绍 6.1.3 按键的连接 6.2 手动控制 LED 闪烁频率 6.2.1 三种基本结构 6.2.2 if 语句 6.2.3 功能实现 6.3 手动控制 LED 亮度 6.3.1 旋钮电位器 6.3.2 器件使用 6.3.3 器件连接 6.3.4 功能实现 6.4 数码管骰子 6.4.1 随机数 6.4.2 骰子功能描述 6.4.3 硬件连接
  • 7.6.4.4 代码实现 6.4.5 倾斜开关 6.4.6 摇晃的骰子 6.5 本章函数小结 第七章 串行通信 7.1 串行通信介绍 7.2 串行通信的约定 7.2.1 波特率 7.2.2 ASCII 码 7.2.3 标准 ASCII 码 7.3 串行通信的应用 7.3.1 串行端口的初始化 7.3.2 while 循环 7.3.3 在计算机端显示数据 7.3.4 发送数据 7.3.5 接收数据 7.4 用串行通信控制 LED 7.4.1 功能描述 7.4.2 功能实现 7.5 温度传感器实例 7.5.1 器件介绍 7.5.2 工作原理 7.5.3 硬件连接 7.5.4 功能实现 7.5.5 C 语言中的运算符 7.6 环境光传感器 7.6.1 光敏电阻 7.6.2 典型应用 7.6.3 硬件连接 7.6.4 功能实现 7.6.5 火焰传感器 7.7 本章函数小结 第八章 用作键盘鼠标 8.1 用作鼠标 8.1.1 功能描述 8.1.2 硬件连接 8.1.3 功能实现 8.1.4 代码分析 8.2 用作键盘 8.2.1 函数说明 8.2.2 功能实现 8.2.3 键值说明
  • 8.第一章 电子学基础 开源硬件的发展，尤其是 Arduino 的迅猛发展让更多没有电子背景的人开始进入电子学 这个精彩的领域，这里包括电子爱好者、艺术家、甚至是软件开发人员等等。不需要了解和 掌握太多硬件方面的知识，每个人都能结合自己擅长的方面制作出一些有意思的电子作品。 通过这些作品他们对电子学产生了浓厚的兴趣，同时也迫切的希望能够较为系统的了解这个 神奇的世界。那么，就通过 Arduino 来帮助你了解电子学的基础知识吧，为进一步理解身边 与电子技术有关的科学知识做一个铺垫。 1.1 什么是电子学 在介绍 Arduino 之前，我们先来说说什么是电子学。电子学是一门以应用为主要目的的 学科。它主要研究电子的特性和行为，以及电子器件的物理特征。电子学涉及很多的科学门 类，包括，物理、化学、数学、材料科学等。电子技术则是应用电子学的原理来设计和制造 电子器件来解决实际问题。 以上这一段说的很书面也很复杂，通俗来说我们生活中用到的与电有关的东西基本上都 属于电子学的范畴，我们用的电脑、手机、照相机，家里摆的电视、空调、冰箱、洗衣机， 商店的霓虹灯、车站的信息牌、公交车上的打卡机、马路上的监控摄像头等等，电子学已经 深入到生活的方方面面。 1.2 电子学的发展 电子学诞生迄今只有 130 多年的历史，它是在早期的电磁学和电工学的基础上发展起 来的。在电子学诞生之前，人类对于电磁现象的研究已相当深入，一系列物理定律已经确立。 与此同时，人们对电磁学的利用也达到了一定的水平，有线电报和有线电话已相继发明，并 且有了横贯美洲大陆的电报、电话线路和横跨大西洋的海底电缆。爱迪生发明了白炽灯。所 有这些，都为电子学的诞生准备了充足的条件。 1.2.1 电子学的诞生 标志着电子学诞生的两个重大的历史事件，是爱迪生效应的发现和关于电磁波存在的验 证实验。 1883 年，爱迪生在致力于延长碳丝白炽灯的寿命时，意外地发现了在灯丝与加有正电 压的电极间有电流流过，电极为负时则无电流，这就是爱迪生效应。这一发现导致了后来电 子管的发明。 1887 年，德国 H.R.赫兹进行了一项实验，他用火花隙激励一个环状天线，用另一个带 缝隙的环状天线接收，证实了麦克斯韦关于电磁波存在的预言，这一重要的实验导致了后来 无线电报的发明。赫兹的实验则架起了一座从“有线”通向“无线”的桥梁。 1.2.2 电子管的发明 爱迪生虽然发现了热电子发射效应（即爱迪生效应） ，但他并未意识到这一效应的意义， 而且对它的机理也不清楚。1897 年，英国 J.J.汤姆逊揭示出形成爱迪生效应的荷电粒子是 电子，爱迪生效应乃是一种热电子发射现象。1904 年，英国 J.A.弗莱明第一个把爱迪生效 应付诸实用，发明了二极电子管。二极电子管的发明为无线电报接收提供了一种灵敏可靠的
  • 9.检波器。1906 年，美国 L.德福雷斯特发明具有放大能力的三极电子管，为当时蓬勃发展的 无线电报通信事业提供了一种极其有用的器件。三极电子管以后，又出现了四极管、五极管、 更多极的电子管和复合管，形成了包括收信管、发射管、低频管、高频管、微波管和超小型 管等系列。 电子管是电子器件的第一代，在晶体管发明以前的近半个世纪里，电子管几乎是各种电 子设备中唯一可用的电子器件。电子学应用方面也取得的许多成就，如电视、雷达、计算机 的发明，这些都是和电子管分不开的。 1.2.3 晶体管的发明 正当电子管进入全盛时期，美国贝尔实验室的物理学家看到电子管在体积、功耗、寿命 等方面的局限性，在客观需要的推动下着手固体器件的研究。1948 年，贝尔实验室宣布 J.巴 丁、W.H.布喇顿和 W.B.肖克莱研制成晶体三极管。初期的晶体管是点触式的，制造比较困难， 稳定性较差，但它毕竟是时代的标志。1957 年，贝尔实验室的 D.斯帕克斯发明面结型晶体 管，克服了点触式晶体管的缺点，使得问世不久的晶体管的地位巩固下来。后来，由于材料 工艺方面取得进展，肖克莱早期设想的场效应晶体管也实现了。 晶体管的发明将电子学推向了一个新的阶段。电子学在以后取得的许多成就，如集成电 路、微处理器和微型计算机等，都是从晶体管发展而来的。 1.2.4 集成电路 1958 年，美国得克萨斯仪器公司宣布一种集成的振荡器问世，首次把晶体管和电阻、 电容等集成在一块硅片上，构成了一个基本完整的单片式功能电路。1961 年，美国仙童公 司宣布制成一种集成的触发器。从此，集成电路获得了飞速的发展。数字集成电路从小规模 到中规模、大规模，乃至到超大规模，集成度越来越高，使过去的中小型计算机乃至大型计 算机得以微型化，进入了微型计算机的时期。与此同时，模拟集成电路也获得了发展。设计 师和生产商在一小片导体硅片上集成了许许多多晶体管电路，硅片由塑料外壳封装，外部的 金属引脚连接到芯片内部硅片上的细小引线。 集成电路的发明开创了集电子器件与某些电子元件于一体的新局面，使传统的电子器件 概念发生了变化。这种新型的封装好的器件体积和功耗都很小，具有独立的电路功能，甚至 具有系统的功能。单片机、CPU、DSP、ARM 等器件的出现都是集成电路飞速发展的结果。 集成电路的发明使电子学进入了微电子学时期，是电子学发展的一次重大飞跃。 1.3 基本知识 看了电子学的发展史，很多人是不是更加糊涂了，这么多内容究竟什么才是我们需要学 的？而我们又从何学起呢？ 我们需要从电子学诞生之前的电流电压开始。 1.3.1 电流 电流可以理解为带电粒子的移动，是单位时间内通过某一横截面的总电荷。就好像水的 流动称为水流一样。电荷通过的这个横截面可以是空气、液体或是固体中的任意一个截面， 在电子学中，这个截面大多数情况下是固体中的一个切面，比如导体。电流的单位是库伦每 秒，也称之为安培（A） 。 1A = 1C/s 因为安培是一个较大的单位，所以，电流常用毫安（mA）和微安（μA）表示。
  • 10.1A = 1000mA = 1000 000μA 1.3.2 电流的故事 最早，当本杰明·富兰克林研究电子学时，规定正电荷移动的方向为电流的方向，在当 时，电荷的运动还是一件很神秘的事情，但后来物理学家通过实验发现，正电荷是不能自由 移动的，负电子才是自由移动的（其实有些介质的正电荷也可能是移动的，比如液体、气体 中的正电荷） ，而负电子移动的方向刚好和电流的方向相反，好在负电子的运动方向可以等 效的认为是正电荷的反方向运动，因此，原有电子学公式仍然适用，我们依然采用富兰克林 的电流理论，但当说到电流时，我们最好能够意识到定义的电流方向与实际粒子（负电子） 的运动方向相反，如果通过显微镜观察导体内部，能够非常清楚的看到这一事实。 1.3.3 电压 上面说了，电流是带电粒子的移动，但为什么这些带电粒子要沿着一个方向运动呢？或 者说是什么让这些带电粒子沿一个方向运动呢？这就是电压，也叫电势差或电位。导体两端 的电压提供了一个推动导体中所有自由电子运动的电动力（EMF）。条件相同的情况下，电 压越高，则电动力越大，电子运动速度也就越快，电流也就越大；反之，电压低，则电动力 就小，电子运动速度也就慢，电流也就小。 电压的单位是伏特（V） ，电压值大小是相对的，对了测量或给出每一点的确定电压值， 需要有一个参考点，这个参考点可以是任意一点，但通常取电压最低的点作为参考点，并定 义参考点上的电位为零。在直流电路中，人们选择电池的负极为点位的参考点，并在电路中 使用符号 标明参考点位置，通常称为“地”或“GND” 。当选定了零电位参考点之后，就 可以得到其他任意点的电位，即在电路中，一点的电压是指这一点与参考点之间的电压。 1.3.4 电池 电池是日常生活中最常见的一种提供电压的器件，除了有图 1.1 所示的这种常用的 5 号 电池之外，航模、通信设备、摄影器材、交通工具中也都有根据各自的使用情况定制的外观 形状各异的电池。 图 1.1 常用的 5 号电池
  • 11.电池可以理解为是一种储能的器件，在使用当中会不停的消耗自己的能量，当能量消耗 殆尽，它就不能在提供电压了。所以在选用电池的时候主要有两个指标：额定电压和额定容 量。额定电压是指电池在正常情况下最大能够输出的电压，它是选用不同种类电池时的参考。 额定容量是指电池在正常情况下最大所能存储的能量，能量越大，相同条件下电池的使用时 间越长。 电池在实际使用过程中的实际电压是随其自身能量大小而变的。能量越大（最大为额定 容量） ，其电压越高（最大为额定电压），随着能量的消耗，实际电压也在慢慢的下降，一般 到实际电压已无法满足元件的电压需求时就要更换电池了。普通的 5 号不可充电电池的电 压是 1.5V。电池的符号是用一长一短两段线段来表示的，为 ，其中长的线段一端表 示电池的正极"+"，另一端表示电源的负极"—"。该符号表示一节电池，当使用多节电池时， 可以再添加一些长短线段，如 。在电路中最好在电池旁边注明电池总共的额定电 压。 1.3.5 电阻 从字面上来解释，电阻就是一种阻碍带电粒子运动的器件。阻碍带电粒子运动的最终目 的是为了限制电流的大小，那电阻应用在什么场合呢。举个例子，你有一个手电筒，打开之 后发现太亮了，想把他调暗一些，调暗的实质就是将电流变小，现在我们知道调整电压可以 改变电路中的电流，电压降低之后，电流就变小了，手电就变暗了。但是我们一般使用的电 池是标准的，每一节都是 1.5V，不是想调就能调的。那我们就需要再想其他的办法了—— 在灯泡的一端加一个电阻，再连接到电路中，由于电阻在电路中阻碍了带电粒子的运动，所 以减小了电流，最终使手电变暗了。 所以，电阻是应用在电路中无法调整电压而又需要调整电流的情况下。电阻的单位是欧 姆（Ω） ，电路中符号是 。电阻的具体应用我们会在后面的章节中介绍。 1.3.6 单位的名称 一般的电阻阻值在 1Ω至 107Ω（10000000Ω）范围内，如果电阻很大的情况下，为了 方便和简化书面表达，我们并不是采用 10 的幂次方的表达方式，而是采用单位的名称。例 如一个 2 000Ω的电阻，可以写为 2kΩ或是 2k，k= ×1000 = ×103 ，比 k 大的单位名称 是 M(兆)，M=×1000 000 = ×106 ，例如 20 000 000Ω的电阻写为 20MΩ或 20M。 在电压、电流等量大小的表示中也常使用单位的名称，通常电流的表示中通常有较小的 分数级单位，此时经常使用的单位名称有 m（毫，或×10-3）、μ（微，或×10-6） ，n（纳， -9 -12 -3 ×10 ） ，甚至是 p（皮，或×10 ） 。例如 0.004A（4 ×10 A）的电流，可以写为 4mA。 这种单位的名称在电子学中经常使用，每个单位之间均相差 103。 1.3.7 欧姆定律 1826 年，乔治·西蒙·欧姆发现流过物体的电流和加在其上的电压成线性关系，他定 义电阻为施加的电压与产生的电流之比，公式如下 R V I 这个公式称为欧姆定律。式中 R 为电阻，1Ω是指施加 1V 的电压、流过 1A 电流时的 电阻，即 1Ω = 1V/1A
  • 12.欧姆定律不是一个真正的定律，这应该说是关于物体性质的实验表述，它不涉及微观机 理，只考虑宏观效应。事实上，有一些物质不符合欧姆定律，欧姆定律只适用于欧姆材料， 即在所承受的电压范围内，材料的电阻是一个常数。 1.3.8 导体和半导体 导体的概念很容易理解，简单来说就是导电的物体，可以理解为内部存在自由电子物体， 一般金属都是导体；与之相对的叫绝缘体，就是不导电的物体，可以理解为其内部没有可自 由移动的电子，比如橡胶、干燥的木头、塑料等等。 导电性介于导体和绝缘体之间的物体称为半导体，半导体本身的应用并不是十分广泛， 电子学中广泛应用的实际上是由半导体材料制成的半导体器件。今天，最重要的电子设备都 是由半导体器件制造而成的，比如二极管、晶体管、热敏电阻、光敏电阻、集成电路、单片 机、CPU、FPGA 等等。 在半导体器件的制造中，硅是最重要的半导体，硅在地壳元素含量中排名第二，但是在 自然环境中很难找到纯的硅晶体，在制造半导体器件之前，必须把硅同其他元素分离。 半导体器件的工作原理需要从原子结构讲起，这里我们就不深入展开了。简单的说就是 科学家或者半导体器件的设计者们想出了一种方法让硅的导电性变得可控，这种方法叫“惨 杂” ，就是往纯硅材料中加入其他的元素。通过在硅中惨入其他元素，形成了两种最基本的 半导体材料（N 型半导体和 P 型半导体），人们想出各种方法去排列这两种半导体材料，最 终形成了各种各样的半导体器件。 1.3.9 二极管 二极管是最常见的一种半导体器件，它只有两个连接点，作用就像是电流的单向门，只 准电流从某一个特定的方向流过。二极管的符号是 ，从符号上我们能够轻易的 看出电流的方向（箭头的方向） 。 二极管的单向导电性并不总是满足，当在二极管两端加上一个正向的电压时，它需要最 小的电压值才能导通，通常这个值是 0.5V 左右，所以经过二极管后电压会降低 0.5V 左右， 不同型号的二极管压降有所差异。 二极管有很多类型，每一种设计都为了使二极管在一种应用中工作的更好。如应用于大 功率场合的二极管，可以通过大电流或者对高电压整流，称为整流二极管。肖特基二极管具 有极低的结电容和更快的开关速度，这是由于它采用特殊的金属半导体接触面，同时肖特基 二极管的正向压降非常低（可低至 0.15V），这两种特性使它可以检测普通二极管无法检测的 低电压高频信号。所以肖特基二极管普遍应用于 RF 电路中的低压信号检波器、无线通信中 的信号开关、小型直流/直流转换器、小型低压电源中。锗二极管同样也有较低的正向压降， 但由于它的散热能力差以及在高温下的脆弱性，所以常被肖特基二极管代替。 1.3.10 发光二极管 发光二极管是一种特殊的二极管，常用作光源、信号显示等用途，通常称为 LED，是 Light Emitting Diode 的缩写，符号是 ，不同颜色的 LED 是由于加入的原料不同所致。 当给发光二极管加上一个正向的电压时（电压至少 0.6V 至 2.2V） ，电流就能通过 LED 并 使其发光，如果加反向电压则不会发光。电灯是发出各种颜色成分的光而形成白光，但 LED 只能发出某一种特定颜色的光，典型的颜色为红、黄、绿和红外，蓝色和白色 LED 制造过程 较为困难，是后期才发展出来的颜色。关于发光 LED 的使用我们会在后面的章节中详细介
  • 13.绍。 1.4 面包板及面包线 面包板非常适合于简单的电子产品制作，是专为无焊接的电子作品制作设计的。外观如 图 1.2 所示。由于各种电子元器件可根据需要随意插拔，免去了焊接，节省了电路的组装时 间，而且元件可以重复使用，所以非常适合简单电子电路的组装和调试。 图 1.2 面包板 面包板由于板子上有很多小插孔，很像面包中的小孔，因此得名。整板使用热固性酚醛 树脂（一种很好的塑料）制造，板底有金属条，在板上对应位置打孔使得元件插入孔中时能 够与金属条接触，从而达到导电目的。面包板上每个孔都可以通过板上的字母和数字来定位， 一般将竖着的每 5 个孔板用一条金属条连接，比如 A1、B1、C1、D1 和 E15 个插孔是连通 的。面包板中央一般有一条凹槽，这是针对需要集成电路、芯片的电子电路而设计的。板子 两侧有两排横着的插孔，也是 5 个一组。但是每一排上的插孔都是导通的，这两排插孔一般 是用于给板子上的元件提供电源的，红色的标识有“+”，一般表示电源正，蓝色的标识有 “—” ，一般表示电源地。如果你新拿到一块面包板，建议你用万用表中的二极管挡来检查 一下插孔与插孔之间的关系。 在面包板上连接两个插孔一般使用面包线，面包线实际上是一小段导线，这种导线两头 都是插针，可以很方便的插入到面包板的插孔中。如图 1.3 所示。
  • 14.图 1.3 面包线 在一捆面包线中有很多的颜色，不同颜色的面包线除了颜色本身之外没有差别，但一般 会根据不用的用途来选择不同颜色的面包线，比如，红色作为+5V 电源，黑色作为地，黄色 作为+12V 等。这种方式能够帮助我们在电路中快速的分辨出每条线的功能。 1.5 万用表 万用表又叫多用表、三用表、复用表，万用表分为指针式万用表和数字万用表引。目前 市面上基本上都是数字式万用表，外观如图 1.4 所示。万用表是一种多功能、多量程的测量 仪表，一般可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻和音频电平等，有的还 可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数。进行电子电路制作，万用表算是一 个必须使用的工具了。 图 1.4 数字式万用表 理想的测量仪表在测量时对电路不会产生任何影响。理论上来说，测量电压时仪表的电 阻为无穷大，因此在测量电路中任意两点之间的电压时，不会有电流从仪表中流过；测量电 流时仪表的电阻趋近于零，因此串联在电路中不会产生分压；测量电阻时不产生额外的电阻。 但实际中的仪表都存在测量误差，因为仪表在测量数据时，需要从电路中获取采样电流。 测量电压时一般仪表的电阻为几百兆欧，测量电流时仪表有不到 1 欧的输入电阻，测量电阻 时仪表的内阻是零点几欧。 简单的电子电路中较多使用的功能是电阻的测量、直流电压的测量以及导线通断（或二 极管正负）的测量，下面我们就开讲讲万用表在这几方面的使用。
  • 15.1.5.1 电阻的测量 如图 1.4 所示，万用表上方的液晶为测量结果显示区，中间的多档位旋转开关是万用表 的功能选择开关。另外使用万用表还需要两条测试表笔，一般为一条黑色，一条红色。这两 条表笔需要插在万用表下方的插孔里。 要测量电阻的阻值需要将功能选择开关转到Ω区，要注意在Ω区中有好几个档位，每个 档位都有可测量的最大值，只有测量对象在档位的测量范围以内，我们才能够测量出正确的 数值。将红色表笔插入到标识有电阻的红色插孔（图 1.3 中的右下角），将黑色表笔插入到 标识为 COM 的黑色插孔。 将两个表笔连接到电阻两端，电阻阻值就会显示在液晶屏上，如图 1.5 所示。如果液晶 屏的最前面显示一个 1，后面什么数字都没有，说明电阻阻值超出了档位量程，这时需要将 档位切换到一个更大的量程来测量。 图 1.5 测电阻 1.5.2 电压的测量 要测量电压首先需要将功能选择开关转到电压挡，注意在万用表上有两个电压的区域， 一个是直流电压，符号为 V…；一个是交流电压，符号为 V～。这里我们选择的是直流电压 区，同样的这里面也有需要档位，需要根据我们所测量电压的大小进行选择。两个表笔位置 不变，因为一般的万用表上测量电阻和测量电压的红色插孔是同一个。最后将表笔连接到电 路中所要测量电压的两点上，在液晶屏上就能显示出测量到的电压值了。 1.5.3 通断的测量 在万用表上有一个区只有一个档位，标识有一个二极管的符号，称为二极管挡，如图 1.6 所示。它的功能是测量导线的通断、二极管的正负极。由于当两个表笔通过导线相互连通时， 万用表内部的蜂鸣器会鸣叫，所以这个档位也叫蜂鸣器挡。
  • 16.图 1.6 二极管挡 在面包板上搭的电路经常要使用这个档位来确定面包线的连接是否正常接通，所以可以 说这是万用表使用最多的功能。注意在测量时，最好先断开电路上的电源，避免一不小心造 成电路短路。 该档位的使用可以理解为一个 0Ω电阻的测量，所以表笔接法不变。当使用在二极管的 测量当中，正向连接二极管时相当于连接了一段导线，反向连接时相当于时两个表笔间断开， 此时液晶屏上显示 1。 以上是万用表三个基本应用的方法，万用表其他的功能大家可以自己通过网络或相关书 籍自己学习一下。 1.6 其他工具 另外在电子学中还有一些常用的工具，虽然在本书中这些工具没有用到，但我们还是来 做一个简单的介绍。 1.6.1 电烙铁 电烙铁是一种通过融化固态的焊锡来拆装元器件的电热工具。电烙铁主要由烙铁头、烙 铁芯和烙铁柄组成，烙铁头是接触焊锡用来融化焊锡的部分，一般由紫铜或者其他导热性好、 耐腐蚀的合金制成。烙铁芯是电烙铁的发热部件，用来加热烙铁头，一般为电热丝。烙铁柄 为使用烙铁的时候手持的部分，用耐高温且不导热、不导电的材料制成，一般为塑料或电木。
  • 17.图 1.7 电烙铁 图 1.7 为一般电烙铁的样式。根据温度控制的不同电烙铁又可以分为普通电烙铁、恒温 电烙铁和调温电烙铁三类，这几类电烙铁的性能和价格各不相同。 普通电烙铁内部不带任何温度控制装置，通电后电烙铁一直加热，当长时间不使用时， 特别是在烙铁头表面焊锡较少的情况下烙铁头温度较高很容易在表面形成氧化层，氧化层积 厚将导致烙铁头不能沾锡而无法继续焊接，同时也会缩短烙铁头的寿命，这是普通烙铁的最 大问题。 恒温电烙铁内部有一个类似温度开关的器件，当烙铁头温度超过某一温度时就停止加热， 低于某一温度时再恢复加热，恒温烙铁能够有效的保护电烙铁，延长烙铁头的使用寿命。 调温电烙铁内部有感温器件和温度控制电路，调节控制电路中的旋钮可在一定范围内改 变烙铁头加热的温度阈值，使烙铁满足不同的焊接要求。简单的调温电烙铁的调节旋钮就在 烙铁柄上，外观与普通烙铁或恒温烙铁类似，高级一些的调温烙铁有一个桌面型的控制台， 控制台内部有变压器和温度控制电路，再好一些的产品还有温度显示电路，电烙铁和控制台 之间用电缆连接。带有桌面控制台的电烙铁具有操作方便、温度控制准确、升温迅速、温度 恢复快等特点，样式如图 1.8 所示。
  • 18.图 1.8 调温电烙铁 1.6.2 螺丝刀 螺丝刀又称为改锥、起子等等，是用来装卸螺丝的常用工具，分为刀头、刀杆和刀柄三 部分。不同槽型的螺丝需要用不同刀头的螺丝刀来装卸，而螺丝的槽型种类繁多，除了常见 的一字槽和十字槽（也叫梅花槽）外，还有内六角、方槽、三角槽、人字槽、H 形槽、Y 形 槽、米字槽等等，所以螺丝刀的种类也种类繁多，而且同样槽型的刀头还有大小规格之分。 虽然螺丝刀种类繁多，但一般准备几把中等长度的一字和十字螺丝刀就可以了，螺丝到 外形如图 1.9 所示。
  • 19.图 1.9 螺丝刀 1.6.3 镊子 镊子是常用的一种夹取细小元件的工具，它一般为 V 字形，由两片具有弹性的钢片组 成，如图 1.10 所示。 图 1.10 镊子 1.6.4 尖嘴钳 尖嘴钳基本可以看成是一把夹持力大的镊子，它钳头比较尖，钳口有齿，带刃口的尖嘴 钳还能够用来剪切导线、铁丝等细小棒状材料。尖嘴钳如图 1.11 所示。
  • 20.图 1.11 尖嘴钳 1.6.5 偏口钳 偏口钳又叫斜口钳或斜嘴钳，它的刃口与钳柄所在平面呈一定角度，适合剪切低凹处或 其根剪切突出于表面的棒状材料，常用来剪切器件引脚或导线。偏口钳的钳口比较薄，一般 不能剪切较粗或较硬的材料。偏口钳如图 1.12 所示。 图 1.12 偏口钳
  • 21.1.6.6 剥线钳 剥线钳是专门用来剥除导线或电缆绝缘外皮的工具，在剥线钳的刃口上有大小不一的凹 槽，当刃口合上时形成一个个小孔。当使用剥线钳时，要根据导线直径，选用剥线钳刀片的 孔径，然后将准备好的电缆放在对应的凹槽上，同时保留好要剥线的长度，最后握住剥线工 具手柄，将电缆夹住，缓缓用力使电缆外表皮慢慢剥落。 剥线钳的样式很多，图 1.13 是常用的一种。 图 1.13 剥线钳
  • 22.第二章 电子电路 电子产品的功能是通过各个元件在电路中的相互配合来实现的，一般人们会按照一定规 则在纸上画出使用元件的符号，并将这些符号按照功能的要求用线连接起来，以分析将要制 作的电路是否能够实现想要的功能。这张所绘制的图叫做电路原理图，也可直接称为原理图。 这一章来了解一些电子电路方面的知识。 2.1 电路分析 2.1.1 电路 电路是由电压源、电阻、导线，或者其他电器元件按照一定规则连接在一起构成的，电 路中应该保证能够让一定量的电流流过。图 2.1 就是一个最简单的电路。 图 2.1 简单的电路 电路中使用一节电池供电，电流从电池的正极流出，经过发光二极管让其发光，最后回 到电源负极。可以在电路中再添加一个发光二极管，如图 2.2 所示。
  • 23.图 2.2 添加一个发光二极管 因为添加了一个发光二极管，所以相应的也添加了一节电池，同时在电路图中还标明了 电池总共的额定电压 3V。 2.1.2 并联电路和串联电路 电路可以分为串联电路、并联电路，或是串并联结合的电路。在实际的电路中，很多都 属于串并联结合的电路。 图 2.2 就是一个典型的串联电路。在串联电路中，流经每个元件的的电流是相同的。如 果我们在电路中增加发光二极管的时候以图 2.3 的形式，那么就构成了一个并联电路。
  • 24.图 2.3 并联电路 并联电路可以理解为同样的电压添加在发光二极管两端，这样实际上从电池中流出的电 流就增大了一倍，流出的电流在第一个发光二极管的上端分为两部分，一部分流过中间的发 光二极管让其发亮，另一部分流过右侧的发光二极管，两部分电流最后在第一个发光二极管 下端会和流回电池负极。在电路图中用一个黑点表示交叉的两条线是相连的，若没有黑点则 表示两条线不相连。 2.1.3 电阻的并联 当把两个或更多的电阻并联时，每个电阻上的电压是相等的，即可以理解为同样的电压 加在各个电阻两端，但是每添加一个电阻，电路中的总电流就会增加一些。
  • 25.图 2.4 在电池盒两端添加两个电阻 如图 2.4 所示，我们假设上面的电阻为 R1，下面的电阻为 R2，当电路中只有 R1 时，则 电路中的电流为 I V R1 而当我们添加了电阻 R2 时，电路中的电流就变为 I V V  R1 R 2 同理，当我们并联的电阻越多，那么总电流就越大 I V V V V     R1 R 2 R3 Rn 式中 Rn 表示第 n 个电阻的阻值。如果我们将这些并联的电阻看成一个整体，那么这个 整体应该有一个等效的阻值 R 总，由欧姆定律及总电流 I 我们能够算的这个 R 总的值为 R总  则可得到下面的公式 V I
  • 26.I V V V V V      R总 R1 R 2 R3 Rn 约掉两边的电压 V，则等效电阻 R 总与各个电阻之间的关系为 1 1 1 1 1      R总 R1 R 2 R3 Rn 由公式能够求的并联电路的总电子值要小于并联电阻中的最小电阻，对于如图 3.32 的 只有两个电阻并联的情况，计算公式简化为 R总  R1 R 2 R1  R 2 2.1.4 电阻的串联 电阻串联的情况就要简单一些了，电路中的总电阻等于各个电阻之和，即 R总  R1  R2  R3   而流过每个电阻的电流是相等的，每个电阻上的电压随着阻值而变化，阻值大，所分的 电压就多，阻值小所分的电压就少。 电阻串联分压的这个特点应用在很多的电子电路中，假如总电压是 5V，我们希望得到 一个 2.5V 的电压，那么就找两个阻值一样的电阻，将他们串联在电压两端，如图 2.5 所示， 在两个电阻中间就能得到一个 2.5V 的电压。 图 2.5 分压电路 我们可以用万用表电压挡测量图 2.5 中箭头引出的两个点，当然在实际情况中每个电阻 都有误差，不能保证两个电阻的阻值完全相同，所以所得到的电压也会有误差。另外需要注 意一点，如果选用的电阻太小，那么总电阻就会很小，电路中的电流就会很大，所以在选择
  • 27.电阻分压时一定靠考虑需要选用多大的电阻。 2.1.5 开路和短路 电路中常出现的问题是电路的开路和短路。 开路表示电路断开，电流无法流过。造成开路的原因有：电路中导线断开、元件的引脚 从电路中脱开或是元件被烧毁。 短路相当于是给电路中的部分或全部元件并联了一段导线，因为导线电阻为 0，所以可 能会导致产生很大的电流，大电流会烧毁电路中的元器件，导致电路断开。如果电路中电源 正负极间没有负载而是直接接通叫做电源短路，这种情况是决不允许的。另有一种短路是指 某个元件的两端直接接通，此时电流从直接接通处流经而不会经过该元件，这种情况叫做元 件短路。造成短路的原因有很多，比如导线交叉接触、绝缘层破损、或焊料泼溅误连了电路 板上两个分离的导体等等。 我们在给电路加电之前，最好用万用表进行多次检查，确保电路的电源两端没有短路。 2.2 Fritzing 电路图对于电路分析来说具有很重要的意义，这一节我们来介绍一款非常实用的软件 Fritzing。 2.2.1 Fritzing 介绍 Fritzing 是一款开源的原理图绘制、PCB 制作软件，本节之前的电路原理图都是采用该软 件绘制的。该软件的设计出发点和 Arduino 相同，都是希望能够帮助没有电子背景的人完成 电子产品的设计制作甚至是产品原型制造，并希望人们通过这个平台将自己的作品与他人分 享。软件主页上的图片很形象的表达了设计这款软件的想法。 目前 Fritzing 的制作团队也希望通过和 Arduino 的结合让更多的人知道、了解和使用该 软件，Fritzing 的主页是http://fritzing.org。
  • 28.图 2.6 Fritzing 主页 2.2.2 软件的获取 Fritzing 软件是完全免费而且是绿色开源的，无需安装，下载完成解压缩后就可以直接 打开使用了，点击主页上的“DOWNLOAD AND START！”进入在软件的 Download 页面，如图 2.7 所示。
  • 29.图 2.7 Fritzing 软件下载页面 页面内针对不同操作系统提供了 Windows、MAC、Linux（64-bit）和 Linux（32-bit） 四 个压缩包，使用者可以根据自己的情况选择合适的版本下载。目前最新的版本是 0.7.11b。 本书中使用的是 Windows 环境下的 0.7.10b 版本。在页面的后面还提供了之前的软件版本下 载。 下载完成解压缩之后，就能得到一个名为 fritzing 的文件夹，文件夹下有一个 Fritzing.exe 的可执行文件，双击就能打开。文件夹包含的内容见图 2.8。
  • 30.图 2.8 fritzing 的文件夹 2.2.3 软件操作界面 双击 Fritzing.exe 打开软件，如图 2.9。左侧占了大半个屏幕的是工作区，可以看见在工 作区的中间有一块面包板，Fritzing 软件就是通过面包板这种形式让原理图绘制、PCB 制作变 得直观和简单，使用者只要会在面包板上搭建电子电路，就能够完成原理图和 PCB。在面包 板的上方还有一段引导文字来帮助使用者快速掌握软件的使用方法；屏幕的右上方为元件 区，这里有很多的元件供使用者调用，如电阻、二极管、按键等，甚至是 Arduino 也作为一 个个元件可以直接调用，这些元件都以实物的形式呈现给使用者，不再是各种不知道什么含 义的符号；屏幕的右下方是属性区，列出了所选择元件的各种属性，在这里我们能直接修改 这些属性值，比如现在我们选择的是电阻，则属性区就显示了电阻的阻值、封装、公差等信 息，部分属性的改变会直接反映在元件的外观上；最上方的是软件的菜单区，一些高级功能 需要在这里操作。
  • 31.菜单区 元件区 工作区 属性区 图 2.9 软件界面 在工作区左上角还有 3 个标签用来切换 3 种不同的工作区，它们分别是面包板、原理图 和 PCB。图 2.9 中的就是面包板区，原理图区和 PCB 区分别如图 2.10 和 2.11 所示。 图 2.10 软件原理图视图界面
  • 32.图 2.11 软件 PCB 视图界面 可以看到在一个空项目中这两个区域都有一段引导文字来帮助使用者快速上手，另外在 PCB 视图下的属性区默认显示的是 PCB 板的属性。 另外还会发现这个软件是中文的，这是因为目前该软件包括多种语言版本，包括德语 (Deutsch)，英语( English)，西班牙语( Español)，法语(Français)，意大利语(Italiano)， 荷兰语(Nederlands)，葡萄牙语(Português)，日语(日本語)，简体中文，繁体中文，俄语 (Русский)，韩语(한국어)等等。 如果你的软件不是中文，或者你想把软件界面改成其他语言，可以在参数设置中修改。 操作如图 2.12 和 2.13 所示。
  • 33.图 2.12 打开编辑菜单 图 2.13 在参数设置中修改语言 注意：修改完软件的语言环境后需要重新启动软件才能生效。
  • 34.2.2.4 面包板视图 软件界面介绍完了，尤其是面包板视图让我们感到十分亲切。那么就在面包板视图中搭 一个之前的发光二极管的电路吧。 在元件区的元件分类中选择 CORE，然后在里面找到电池和发光二极管，并将这两个元 件拖到面包板视图中，按照图 2.14 的样式把这两个元件插在面包板上。在摆放发光二极管 的时候要注意它的正负极，发光二极管器件都遵循正极引脚比负极引脚长的约定。 图 2.14 将元件拖入面包板视图中 当我们将元件放到面包板上时会发现面包板上有很多插孔周围多了一圈淡淡的绿色，这 些带有绿色光圈的插孔表示他们都有元件的某个引脚是连通的。我们可以通过这些插孔直接 连接其他的元件。 图中是一个两节 AA 电池组成的电池组，其输出电压为 3V，这个电压对于发光二极管 来说可能太高了，所以需要串上一个电阻来分担发光二极管的电压，这个电阻也叫做限流电 阻。 在面包板视图中拖入一个电阻并用导线将其串联到电路中，一端连接发光二极管负极， 一端连接电池负极。完成后如图 2.15 所示。导线的颜色通过右键选中导线可更改，这里我 将连接电池正极的导线颜色改为红色，将连接电池负极的导线颜色改成了黑色。
  • 35.图 2.15 发光二极管面包板示意图 连接完成后我们再来看看各个元件的属性，发光二极管和电池包都没有问题，但是电阻 的阻值我们要修改为 100Ω。 用鼠标点选面包板视图中的电阻，然后在右下角的属性区中点击阻值后面的下箭头打开 阻值列表，选择 100Ω。 图 2.16 改变电阻的阻值 最后再添加一个注释，这样一个简单的发光二极管的电路搭建就在 Fritzing 软件中完成 了。如图 2.17， “添加注释”按钮在界面的左下角位置。
  • 36.图 2.17 简单的发光二极管电路 2.2.5 电阻的色环 电阻阻值更改完之后，我们来看看面包板视图中的电阻，如图 2.18 所示。
  • 37.图 2.18 更改后的电阻 对比 2.15 中的电阻我们发现电阻上的花纹颜色发生了变化，在这种两头引线的电阻上 一圈一圈的颜色条称为色环，电阻通过色环来表示自身阻值的大小。最常见的是四条色环和 五条色环标记：其中最后一条表示允许误差，颜色多为金色和银色，如果没有第四条色环， 表示电阻公差为 20%；倒数第二条表示乘数因子（10 的指数）；前两条（4 条色环中）或前 三条（5 条色环中）表示前几位数字。 色环每种颜色表示的含义如下表所示。 表 3.1 色环颜色的含义 颜色 含义 颜色 含义 黑 数字 0 紫 数字 7 棕 数字 1 灰 数字 8 红 数字 2 白 数字 9 橙 数字 3 金 公差 5% 黄 数字 4 银 公差 10% 绿 数字 5 无色 公差 20% 蓝 数字 6 如图 2.18 中的电阻色环颜色分别为棕、黑、棕、金，则对应的阻值就是 （1 第一位×10 + 0 第二位）× 101 第三位 = 100 ± 5%（公差） 而图 2.15 中的电阻色环为红、红、棕、金，对应的阻值为 220±5%，在 Fritzing 软件中 电阻的公差作为电阻的属性也是可以修改的，修改之后电阻上的色环也会相应的变化。 电阻的体表颜色通常没有特殊的含义，有时它们表示电阻的温度系数，但这对于刚刚接 触电子学的人来说是非常次要的。这里有一点要说明一下，如果你在电子消费品设备中看到 白色和蓝色的电阻，千万不能用普通电阻去替换它们，这两种电阻分别表示不易燃烧电阻和 可溶性电阻，用普通电阻替换它们很可能引起火灾。 2.2.6 原理图视图 说完了电阻，我们回到 Fritzing 软件中来，现在我们切换到原理图视图，如下图所示。
  • 38.图 2.19 原理图视图 在原理图视图中能看到我们熟悉的电池、电阻、发光二极管的符号，符号之间还有线连 着，仔细观察它们的连接方式是和面包板视图中的连接方式一样的，只不过现在的连接有些 凌乱。 将发光二极管和电阻的位置稍作调整，然后用黑实线将各个元件连起来，或者点击工作 区正下方的自动布线，就会得到一张非常整洁的原理图，如图 2.20 所示。本书中的原理图 基本都是用 Fritzing 软件绘制的。
  • 39.图 2.20 调整后的原理图 2.2.7 PCB 视图 原理图能够直观的体现出各个器件之间的连接关系，由原理图延伸下去会涉及到 PCB 制作，通过对原理图的分析以及电路板其他条件的限制，设计者得以确定器件的位置以及电 路板的层数等等。 PCB 的制作本书就不介绍了，我们通过 Fritzing 软件内的例子来看看 PCB 视图中完成的 效果。 在 Fritzing 中有很多的例子，而且还有很多针对 Arduino 的例子，我们在菜单中选择一 个 Stepper Motor 的例子，文件\打开例子\Arduino\Motion\Stepper Motor，见图 2.21。
  • 40.图 2.21 打开软件中的例子 面包板视图、原理图视图和 PCB 视图见图 2.22～图 2.24。由于该例子是针对 Arduino 标准板的， 所以在 PCB 视图中完成了一个 Arduino 扩展板的 PCB 板。 本书内容不涉及 PCB， 大家如果有兴趣可以自己研究一下 Fritzing 软件中 PCB 的制作。
  • 41.图 2.22 Stepper Motor 例子面包板视图 图 2.23 Stepper Motor 例子原理图视图
  • 42.图 2.24 Stepper Motor 例子 PCB 视图 2.3 初识 Arduino 2.3.1 Arduino 的初始功能 既然在 Fritzing 中就有 Arduino，那我们就在软件中搭一个电路。Arduino 板在初始情况 下有一个让发光二极管闪烁的功能，动手将 Arduino 添加到发光二极管的电路中，来实现这 个初始功能吧。 2.3.2 闪烁的发光二极管 在元件区的元件分类中选择 Arduino 图标，然后找到 Arduino 元件，用鼠标将其拖到面 包板视图中。如图 2.25 所示。
  • 43.图 2.25 将 Arduino 拖入到面包板视图 图中左下方蓝色的板子就是一个标准的 Arduino 板。因为其工作电压是 5V，所以电池要 换成 4 节电池包并将电源接到 Arduino 的电源端。同时断开发光二极管与电池正极的连接导 线，如图 2.26 所示。 图 2.26 将 Arduino 连上电源
  • 44.将电源正连接到 Arduino 板上标有 5V 的引脚，将电源负连接到 Arduino 板上标有 Gnd 的引脚，还要将电阻换成 330Ω的，最后将发光二极管的正极连接到 Arduino 板上方第 5 个 引脚，引脚下标有 3、1 。 连接完成后如图 2.27 所示，连接这个引脚是因为 Arduino 让发光二极管闪烁的功能是 在该引脚实现的。 图 2.27 面包板视图 如果你动手去操作一下，此时你的发光二极管应该已经开始闪烁了，所需材料清单如下。  Arduino 1个  面包板 1块  5mm 红色 LED 1个  330Ω电阻 1个  4 节电池盒 1个  AAA 电池 4节 2.3.3 原理图视图 按照面包板视图来接线很直观，但如果要分析电路，就需要切换到原理图视图了。我们 跳过原理图的绘制布线过程，直接来看看最后的原理图，如下图所示。
  • 45.图 2.28 原理图视图 在原理图中 Arduino 的符号就是一个大方框，周围有很多的小短线表示 Arduino 的各个 引脚。 通过这个原理图能够分析出这里的电池主要是给 Arduino 供电，而让发光二极管发亮的 电压是由 Arduino 的引脚 D13(在引脚边上有标识)提供的，引脚 D13 连接到发光二极管的 正极，然后通过一个 330Ω的电阻接到 GND，即电源负极。Arduino 能够改变 D13 的电压 值，这样就实现了发光二极管闪烁的效果。 让发光二极管闪烁的功能只是 Arduino 初始状态下的一个最基本的功能，如果我们希望 使用 Arduino 来实现更为复杂的应用，就需要较为系统的了解一下 Arduino 了。
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