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Arduino笔记，简单数字输出

文章信息

关键字：机器人; arduino
本文版本：7
最后修改于 2010-07-29 00:59:07

折腾Arduino也一个多月了，今天终于搞定了Arduino通过三个数字信号控制四个级联的MAX7219芯片来驱动LED矩阵屏。想想从不知Arduino为何物到现在折腾它实现了各种各样的有趣的功能，有必要写点什么来记录学习的过程，免得以后又忘记。好记性不如烂笔头么:)。那么，作为第一篇笔记，我们不可免俗的从第13号数字端口的LED说起。

在这篇笔记里，会通过实验说明如何使用数字端口进行输出。虽然说是从13号LED说起，但是我要更进一步，多了解一些，因此需要准备如下实验器材：

Arduino Duemilanove 一块
实验用面包板一块
发光二极管（LED）两个
1K欧电阻两个
8欧姆扬声器一个
导线若干

以上器材请按下图（点击图片放大）来搭建实验环境（图片是我用开源软件Fritzing画的，嘿嘿，很好用呢）。

这个实验环境，可以支持如下的两个实验：

两个LED交替闪烁
扬声器奏乐

首先看第一个实验，两个LED交替闪烁。

*** 添加于2010-07-29
请一定注意本注释之后的段落中划线删减部分的修改。
之前我一直有个误解，应该不止于我，很多很多使用arduino的人都有这样的误解，认为第13号数字端口在内部串联了一个限流电阻，因此可以直接将二极管插在13号数字端口和GND之间，不需要串联限流电阻。因为很多网上的教材都是这么写的。今天我仔细研究了Arduino Duemilanove的电路图之后发现我们大家都错了！在13号端口上连接的电阻是这样和L发光二极管连接的：

   o 13号端口
   |
GND--LED--/\/\/\-|
   |
   uC pin ATMEGA328引脚

显而易见，这个电阻R7只是LED的上拉电阻，与13号端口上所外部连接的任何设备都没有关系。因此我建议所有在13号端口上连接的设备都必须串联限流电阻，否则如果长时间使用，将会有因为大电流而烧坏ATMega控制器的可能！！！

在本文以及后续的文章中，由于实验连接图提前画好，修改的话太过于麻烦，因此图上还是将发光二极管直插在13号数字端口，但是请实际操作的时候一定要串联限流电阻。请一定注意！！！

关于造成误解的原因，据了解，应该来源于Arduino板子的一个早期版本Arduino-NG，这个版本的13号数字端口，的确有串联一个限流电阻，也许大家都是从那篇介绍NG的文章或书本学起，才导致了这样的一个普遍的误解。

两个LED分别接在Arduino的第9 和第13数字端口。不同的是，第9端口的LED还串联了一个1K欧的电阻，目的是限制最大电流，以免烧坏电路。~~而13号数字端口由于在Arduino内部已经串联了限流电阻，因此就不需要在连接电阻了（所有端口中，只有13号端口内部串联了限流电阻）~~。在接下来的实验中，对于13号端口上的LED，在闪烁的时候，Arduino板子上的L LED也会同时闪烁，这是因为L作为测试灯号是与13号数字端口并联了。另外需要注意的是在面包板接线时，注意LED的正负极，正极接数字端口，负极接地。

实验代码如下：

C代码：

int ledPin1 = 9; // 数字端口9上连接的LED
int ledPin2 = 13; // 数字端口13上连接的LED
void setup() {
// 将两个数字端口设置为输出模式
pinMode(ledPin1, OUTPUT);
pinMode(ledPin2, OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(ledPin1, HIGH); // 数字端口9设置为高电平，点亮LED9
delay(1000); // 等待一秒
digitalWrite(ledPin1, LOW); // 数字端口9设置为低点平，关闭LED9
digitalWrite(ledPin2, HIGH); // 数字端口13设置为高电平，点亮LED13
delay(1000); // 等待一秒
digitalWrite(ledPin2, LOW); // 数字端口13设置为低电平，关闭LED13
}

在代码中，可以看到有两个函数，setup()和loop()，这是arduino执行代码所必需的两个函数。setup()函数是在代码一开始执行时被执行的，只会执行一次，一般来说在这个函数内，都会做一些初始化的动作。在这个例子中，执行的是将两个数字端口9和13都设置为输出模式。另一个函数loop()则是arduino执行时的主程序体，顾名思义，写在loop()函数内的动作，将被顺序的重复执行，直到arduino板子断电为止。在这个例子中，则是执行两个数字端口交替点亮LED的动作。

这个例子改编自Arduino自带的Blink样例（增加了LED9）。在例子当中，使用了三个arduino函数。pinMode()，digitalWrite()和delay()。这三个函数的使用方法分别如下：

pinMode(数字端口号, 模式) 数字端口号是arduino板上的端口号码，模式则有INPUT,OUTPUT两种（注意一定要大写），分别表示输入和输出。
digitalWrite(数字端口号, 值) 数字端口号是arduino板上的端口号码，值则由于为数字端口，只有HIGH和LOW两种（注意一定要大写），分别表示高电平和低电平（1和0）。
delay(毫秒数) 延时函数，毫秒数为需要等待的时间。

板子加电后，可以看到loop()函数内的语句控制两个LED灯交替闪烁，间隔为一秒。

第二个实验，则是通过Arduino控制的数字端口让扬声器奏乐。

实验所需的扬声器通过数字端口4连接到了Arduino，同样的，串联了一个下拉电阻限流（理论上Arduino每个数字端口能输出的最大电流为40mA）。

这个实验的代码来自于Arduino自带的toneMelody样例（将扬声器端口从8改为4了），可以在菜单中通过File > Example > Digital > toneMelody来找到。代码如下。

C代码：

#include "pitches.h"
// 旋律中的音符 C大调CDEFGAB=1234567，哈哈我音乐学的不错。
int melody[] = {
NOTE_C4, NOTE_G3,NOTE_G3, NOTE_A3, NOTE_G3,0, NOTE_B3, NOTE_C4};
// 音符的节拍 4 = 四分之一拍, 8 = 八分之一拍, 等等
int noteDurations[] = {
4, 8, 8, 4,4,4,4,4 };
void setup() {
for (int thisNote = 0; thisNote < 8; thisNote++) {
// 计算每个节拍的时间，以一个节拍一秒为例，四分之一拍就是1000/4毫秒，八分之一拍就是1000/8毫秒
int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote];
tone(4, melody[thisNote],noteDuration);
// 每个音符间的停顿间隔，以该音符的130%为佳
int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
delay(pauseBetweenNotes);
}
}
void loop() {
// 不需要做任何事
}

这段代码一开头，便通过#include指令加载了pitches.h头文件，在这个文件里是对所有音符的频率进行了定义，在这里就不详细讲述了。
这段代码中有一个新的数字输出函数tone()。tone()函数有两种使用方法：

tone(数字端口号, 频率) 这种使用方法，则是向指定的数字端口一直发送制定频率的方波，直到执行noTone()函数或者使用tone再次改变频率。
tone(数字端口号, 频率, 发送时间）这种方法比上面的多了一个参数，指定了发送方波的时间，时间以毫秒为单位，到时自动停止发送信号，无需调用noTone()函数。

tone()函数能使用的数字端口号是有限制的，从3-13，其他有端口无法使用。

另外，这段代码的特点是loop()函数为空，因为音乐只播放一次，因此在setup()函数中就完成了，loop()循环中就不需要做任何事情。

板子加电后，Arduino会控制扬声器演奏一段音乐，只演奏一次。

通过这两个例子，学习了数字端口的简单输出，现在想办法自己做个arduino电子版的hello world吧～