Arduino 01 - 認識Arduino

吳夏憲

2024/01/31閱讀時間約 6 分鐘

什麼是Arduino？

Arduino是一種被稱為「開發板」的東西，能夠用來做出各式各樣的裝置。而使用的方法是將「模組」接上去，並輸入程式來控制它，製作自己的玩具。這篇文章後面將會陸續介紹硬體及軟體，最後會用一條傳輸線和一片Arduino來做出一個簡單的專案！

Arduino的本體—開發板

Arduino其實板子不是只有一種，到他們的網站上看，會有大大小小的板子。本文將會使用Arduino UNO來示範。在模擬起來像這樣：

在Tinkercad上模擬的樣子

上面有很多看起來相當複雜的東西，接下來會來解釋這些東西的功用：

Arduino上的東西

左上角有個重開機按鈕，按下後可以重新運行一次程式；它底下的銀色大方塊要接上傳輸線，供電和上傳程式都是要靠這裡；板子中間那塊有很多LED燈，有接上電源的時候寫著ON的LED燈會亮起來。寫著L的則是內建的LED燈，待會就會用到它。

最後有個最重要的東西，就是上下兩側的黑色洞洞，可以接上模組。雖然這次不會用到，不過要做出有趣的功能，這些洞洞必不可少。它就是接腳，下面的POWER顧名思義，就是可以幫模組供電的腳位，GND就是負極，有V的則是正極，不過有時候不會用到正極。因為上面出現的DIGITAL PWM(~)那邊，可以控制訊號輸出，會有0和1。1就代表有訊號、有電，0則是相反，什麼都沒有。

在digital這邊，你會發現後面有PWM(~)，PWM就是一種能讓數位(0和1)假裝成類比(0到很大)的東西。數字旁邊有~的腳位就可以用PWM，其他的就不行了。

剩下的ANALOG IN就是剛剛提到的類比腳位，可以接上類比的模組。就跟前面提到的一樣，能夠設定大小。如果拿燈來比喻的話，數位就是只能開和關，類比則是能夠調整亮度。

Arduino的程式

Arduino裡面有很重要的一環——程式，它的程式可以用來控制Arduino，如果什麼都不寫，就什麼都不會發生，所以一定要把程式傳進去。

首先要到這裡，根據你的作業系統選擇下載的檔案，目前的版本是2.2.1，應該會看起來像這樣子：

Arduino的IDE

可以看到畫面上有很多區域，我會大概分成這樣：

1.運行區，從左到右是檢查(看能不能運行，但可以過不代表寫對了)、上傳、除錯、選擇板板、兩種不同的序列阜監控視窗

2.管理區：檔案、板板管理員、程式庫、偵錯、搜尋

3.可以寫程式的地方。現在有兩堆上面是初始的設定，下面是會重複運行的東西。

接下來會講3個比較基本的程式，分別是：digitalWrite()、delay()、pinMode()。其實有很多的程式都會用到括號，各自代表不同的數值，有些是腳位跟狀態，有些是數值大小。那首先介紹的是digitalWrite，分開來是digital(數位)、write(寫)，意思是指會在數位的腳位裡面寫入數值。使用的方法是假設要讓3號腳位變成1(啟動)，就要寫digitalWrite(3, HIGH);。括號裡面的3是代表幾號腳，隔了逗號的HIGH是代表啟動。替換腳位只要換數字就好，要關閉的話就要把HIGH變成LOW。最後的分號是代表指令結束了，幾乎每個程式最後都會用到分號。

再來是delay()，是等待的意思。如果要讓程式暫停運行１秒鐘，就要寫delay(1000);，注意括號裡面要寫毫秒，也就是千分之一秒。所以如果要寫１秒鐘，需要寫到1000。

最後是pinMode()，這個通常會寫在初始的地方，用處是決定一個腳位是輸出的，也就是會產生反應的；還是輸入的，可以對它做事讓它感應到的。寫法是pinMode(3, OUTPUT);，意思是3號腳位要設定成輸出腳位，之後才可以用digitalWrite。

實作練習！

接下來是實作！要讓Arduino上的內建LED閃爍！

建議可以手動自己打，讓大腦跟手記起來打下程式的感覺，比較不會那麼容易就忘記了

首先，要先打開一個Arduino的檔案，目前會像這樣：

void setup() {  
	// put your setup code here, to run once:
	
}

void loop() {
	// put your main code here, to run repeatedly:
	
}

再來，我們要進行初始的設定，要把有//的註解刪掉，寫上兩個斜線是註解，能夠在後面自由的寫字，讓自己理解這是做什麼用的，不過原本的這些現在用不到。接下來在void setup的大括號裡面，寫上

pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
這個LED_BUILTIN是內建LED的腳位，OUTPUT是輸出的意思，所以這行程式會讓內建LED可以控制

接下來會像這樣：

void setup() {
	pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
}

然後呢，可以在void loop，也就是循環運行的地方，寫上：

digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);

delay(1000);

這幾行程式能夠讓內建LED閃爍，第1行是讓燈亮起來，第2行是暫停1秒鐘，第3行是讓燈暗下來，第4行也是暫停1秒鐘。這些數值都是可以改變的，像是更改delay裡面的數字可以讓閃爍間隔增加或減少，可以自己試試看喔！

現在看起來像這樣：

void setup() {
	pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
	digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
	delay(1000);
	digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
	delay(1000);
}