Arduino编程从入门到进阶：打造你的第一个智能硬件

Arduino简介

Arduino是一个开源硬件平台，简单易学，非常适合电子爱好者和初学者。

Arduino的优势

简单易用：C/C++语法，无需复杂配置
硬件开源：电路图公开，可自行制作
生态丰富：数千个库和示例
价格亲民：入门套件不到100元

硬件准备

必备硬件

Arduino Uno开发板
USB数据线
面包板
跳线若干
LED灯
电阻（220Ω）

可选传感器

超声波传感器（HC-SR04）
温湿度传感器（DHT11）
舵机（SG90）
蜂鸣器

环境搭建

安装Arduino IDE

官网下载：https://www.arduino.cc/en/software
安装并打开
选择开发板：工具 → 开发板 → Arduino Uno
选择端口：工具 → 端口 → COM3 (根据实际情况)

第一个程序：Blink

// LED闪烁程序
void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);  // 设置板载LED为输出
}

void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // 点亮LED
  delay(1000);                      // 延时1秒
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // 熄灭LED
  delay(1000);
}

点击”上传”按钮，看到板载LED闪烁，恭喜你完成第一个程序！

基础语法

数据类型

int count = 0;           // 整数
float temperature = 25.5; // 浮点数
bool isOn = true;        // 布尔值
char letter = 'A';       // 字符
String name = "Arduino"; // 字符串

控制结构

// if条件判断
if (temperature > 30) {
  Serial.println("太热了！");
} else {
  Serial.println("温度正常");
}

// for循环
for (int i = 0; i < 10; i++) {
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
  delay(100);
}

// while循环
while (button_pressed) {
  // 执行代码
}

函数定义

int add(int a, int b) {
  return a + b;
}

void blinkLED(int pin, int times) {
  for (int i = 0; i < times; i++) {
    digitalWrite(pin, HIGH);
    delay(500);
    digitalWrite(pin, LOW);
    delay(500);
  }
}

数字输入输出

按钮控制LED

const int buttonPin = 2;
const int ledPin = 13;

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  int buttonState = digitalRead(buttonPin);
  
  if (buttonState == HIGH) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
}

模拟输入输出

读取光敏电阻

const int lightPin = A0;
const int ledPin = 9;

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int lightValue = analogRead(lightPin);  // 0-1023
  int brightness = map(lightValue, 0, 1023, 0, 255);  // 映射到0-255
  
  analogWrite(ledPin, brightness);  // PWM输出
  
  Serial.print("Light: ");
  Serial.println(lightValue);
  delay(100);
}

串口通信

发送数据到电脑

void setup() {
  Serial.begin(9600);  // 波特率9600
}

void loop() {
  Serial.println("Hello Arduino!");
  
  // 打印多个变量
  int value = analogRead(A0);
  Serial.print("Sensor value: ");
  Serial.println(value);
  
  delay(1000);
}

接收电脑指令

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    char cmd = Serial.read();
    
    if (cmd == '1') {
      digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
      Serial.println("LED ON");
    } else if (cmd == '0') {
      digitalWrite(LED_PIN, LOW);
      Serial.println("LED OFF");
    }
  }
}

常用传感器

超声波测距（HC-SR04）

const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;

void setup() {
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}

float getDistance() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  float distance = duration * 0.034 / 2;  // cm
  return distance;
}

void loop() {
  float dist = getDistance();
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.print(dist);
  Serial.println(" cm");
  delay(500);
}

温湿度传感器（DHT11）

#include <DHT.h>

#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
}

void loop() {
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();
  
  if (isnan(h) || isnan(t)) {
    Serial.println("读取失败！");
    return;
  }
  
  Serial.print("湿度: ");
  Serial.print(h);
  Serial.print(" %\t");
  Serial.print("温度: ");
  Serial.print(t);
  Serial.println(" °C");
  
  delay(2000);
}

舵机控制

#include <Servo.h>

Servo myServo;

void setup() {
  myServo.attach(9);  // 舵机连接到D9
}

void loop() {
  // 0-180度扫描
  for (int pos = 0; pos <= 180; pos++) {
    myServo.write(pos);
    delay(15);
  }
  
  for (int pos = 180; pos >= 0; pos--) {
    myServo.write(pos);
    delay(15);
  }
}

中断处理

volatile int counter = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(2, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), countPulse, FALLING);
}

void countPulse() {
  counter++;
}

void loop() {
  Serial.print("Count: ");
  Serial.println(counter);
  delay(1000);
}

定时器应用

unsigned long previousMillis = 0;
const long interval = 1000;

void loop() {
  unsigned long currentMillis = millis();
  
  if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
    previousMillis = currentMillis;
    // 每秒执行一次
    Serial.println("1 second passed");
  }
}

综合项目：智能温控风扇

#include <DHT.h>

#define DHTPIN 2
#define FAN_PIN 9
#define DHT_TYPE DHT11

DHT dht(DHTPIN, DHT_TYPE);

const float TEMP_THRESHOLD = 28.0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(FAN_PIN, OUTPUT);
  dht.begin();
}

void loop() {
  float temp = dht.readTemperature();
  
  if (isnan(temp)) {
    Serial.println("传感器读取失败！");
    return;
  }
  
  Serial.print("温度: ");
  Serial.print(temp);
  Serial.println(" °C");
  
  if (temp > TEMP_THRESHOLD) {
    int speed = map(temp, TEMP_THRESHOLD, 40, 128, 255);
    speed = constrain(speed, 128, 255);
    analogWrite(FAN_PIN, speed);
    Serial.println("风扇运行");
  } else {
    analogWrite(FAN_PIN, 0);
    Serial.println("风扇停止");
  }
  
  delay(2000);
}