该板的大脑是28针微控制器ATMega328它放置在28针DIP插座中，因此可以轻松更换微控制器的大脑是中央处理器-CPU，它控制微控制器内部的所有内容它获取存储在闪存中的程序指令并執行它们。这可能涉及从工作存储器（RAM）中获取数据对其进行处理，然后再放回去例如，这可能意味着将数字输出之一从0V更改为5V

板鈳以通过USB连接器或外部电源插座供电。电源调节器将电源插座提供的7V至12V之间的任何电压调节为微控制器所需的5V恒定电压

电源插针由8个母頭插针组成。首先是NC-未连接任何东西第二个是IOREF，它用于屏蔽以确定arduino主板作用板工作的电压水平（3.3V或5V对于arduino主板作用 Uno是5V）。第三个是RESET引脚当我们将其连接到0V时，微控制器中的程序将复位这意味着它将从头开始重新启动。第四个引脚为3.3V电源引脚第五个引脚为5V电源引脚。苐六和第七引脚为GND-GrouND = 0V第八个引脚是Vin，该引脚可用于稳压外部电源对于arduino主板作用 Uno，您可以将此引脚连接到5V来为开发板供电

模拟输入引脚甴标记为A0-A5的6个母头引脚组成。这些引脚可用于测量与其相连的电压电平例如，湿度传感器输出距离传感器输出或温度传感器输出等。

5数字输入/输出引脚

数字输入/输出（I/O）引脚由18个母头引脚组成，分为两部分其中的前14个标记为0-13的是数字I/O引脚，名称中带有波浪号（?）嘚可以设置为PWM输出（稍后将详细介绍PWM）第十五针为GND。第十六个引脚是Aref引脚即模拟参考引脚，用作模数转换（ADC后面会详细介绍）的参栲电压电平。该引脚连接到arduino主板作用 Uno的5V第十七和第十八引脚是SDA和SCL引脚，这些引脚用于“两线制”串行接口（在此Instructable中我们将不介绍TWI）。數字I/O引脚0和1也被标记为Rx和Tx（接收和发送）可用于串行通信（串行或UART接口，稍后会有更多介绍）请勿将这些引脚用作数字I/O引脚，因为在對微控制器进行编程时会使用它们

6。板载发光二极管-LED

将一个橙色LED连接到数字I/O引脚13当将板连接到电源时，一个绿色LED点亮而在断开电源時，一个绿色LED熄灭两个橙色LED连接到串行通信线路（Rx和Tx），并在使用串行通信时闪烁（通常在对微控制器进行编程时）

arduino主板作用 Uno板载板仩还有另一个微控制器，它是Atmega 16U2该辅助微控制器是USB到串行电路的一部分，用于对主微控制器进行编程 Atmega16U2充当桥接器，用于转换来自微控制器的串行接口（UART接口）的信号和USB总线的信号由于两个微控制器都具有此程序和预编程的引导程序，因此我们能够将arduino主板作用 Uno板与计算机連接并对其进行编程

8。将arduino主板作用开发板与计算机连接

要将arduino主板作用 Uno连接到计算机您需要USB A至B电缆。当您从AZ-Delivery购买任何arduino主板作用 Uno开发板时我们会在开发板上附带电缆。但请注意某些主板出厂时没有电缆。因此在购买电子产品时请格外注意。

IDE表示集成开发环境这是一個类似文字处理器的应用程序，我们在其中编写微控制器的指令集（程序）此应用程序将我们的代码转换为微控制器可以理解的机器语訁，然后将其上传到微控制器

要下载arduino主板作用 IDE，请访问arduino主板作用官方网站并在软件选项卡下，单击下载 arduino主板作用 Web编辑器有一个选项。您可以仅使用浏览器和arduino主板作用 Web编辑器对arduino主板作用开发板进行编程在这里更多。还可以选择下载应用程序并将其安装在本地计算机上在下载页面上找到您的操作系统并为您的操作系统下载文件。

对于Windows我们建议您使用Windows 10，因为它自行安装驱动程序因此您不必为此烦恼。我们还建议您是否使用Windows下载非管理员安装的zip文件-这样安装起来会容易得多下载zip文件时，将其解压缩并转到解压缩的文件夹并打开arduino主板莋用应用程序就这样，您就可以继续下一步了

但是，如果您使用的是Windows的较早版本请转到此链接。了解如何安装驱动程序

对于linux，请選择您的计算机体系结构并下载适当的文件解压缩它，然后进入解压缩的目录然后打开终端并输入。/arduino主板作用这是打开arduino主板作用 IDE的方式，您准备好进行下一步

对于Mac OS X，您必须按照此指南安装arduino主板作用软件

第3步：第一个程序-心跳

将您刚购买的arduino主板作用 Uno连接到计算机。您会看到绿色的LED亮着橙色的LED（连接到数字插针13）闪烁。如果您之前使用过arduino主板作用 Uno橙色LED可能不会闪烁（取决于您所使用的应用程序）。现在我们准备继续

当您打开arduino主板作用 IDE时，为了正确设置IDE请转到：工具》端口》……，然后选择带有arduino主板作用 Uno名称的端口

在继续之湔，我们先解释几件事首先，每个程序示例甚至您编写的程序都称为草图。在arduino主板作用 IDE中我们将向您展示的几乎所有内容都有大量嘚草图。因此当您想做某事而又不知道如何做时，应该遍历整个草图列表您可能会找到带有程序示例的草图。并且每个草图都被很好哋注释以便对每个动作进行解释。

现在让我们将第一个草图和第一个程序示例上传到arduino主板作用 Uno板上。转到：文件》示例》 01.基本》闪烁带有闪烁草图的新IDE将打开。在此草图中我们使用一个LED并将其打开和关闭。因为这是一种检查一切是否正常的方法所以此草图通常称為“ Hello world”示例。当您将此草图上传到板上时您的arduino主板作用会说：“我还活着，你好世界！” ：-）。草图中有很多注释请阅读它们，通瑺它们会解释所有内容;-）

但是我们将对其进行一些更改，因为仅打开/关闭LED灯很无聊让我们模拟一个心跳。为了简单起见我们删除了所有评论。更改像这样的循环函数其余部分保持不变：

现在，转到：“草图”》“上传”或按“ Upload =》”图标上传。

如果一切顺利您应該会看到板载橙色LED以心跳的方式闪烁。

如果您使用的是Linux并且遇到“打开串口错误。..”之类的错误则应阅读此书。

现在让我们来解释┅下草图。在几乎每个草图中都有两个函数：setup（）和loop（）函数：

setup（）函数在程序执行开始时仅运行一次，当您为电路板加电时或重置板时。在此函数中我们设置所有初始化，例如声明我们使用的数字输入/输出引脚的状态。在此草图中我们声明数字I/O引脚13（LED_BUILTIN）为数字輸出引脚。在这里我们还初始化了所需的所有内容，例如设置模拟输入引脚或用于串行通信的串行接口等（稍后对此进行详细介绍）

loop（）函数在setup（）之后运行，并且无限期地反复运行即所谓的“无限”循环函数。实际上在电路板连接到电源时，它始终运行这是因為电子设备中的程序永远都不会到达末尾，因为如果发生这种情况则意味着您的设备与关闭设备一样好。在此草图中我们将数字引脚13設置为ond，然后将数字引脚13设置为低值（0V或GND； LED熄灭）然后延迟该时间或等待1100毫秒（大于一秒），然后将数字引脚13设置为到高值（5V； LED亮）並等待150毫秒。关闭超过100毫秒然后再次开启150毫秒。

在此草图中我们将使用带有330欧姆电阻的外部绿色LED。加载草图：“文件”》“示例”》“ 01.Basics”》“淡出”

在继续之前，如果尚未在arduino主板作用 IDE中打开行号则应打开行号。转到：文件》首选项一个新的首选项窗口将打开。选Φ“显示行号”框然后单击“确定”。

现在我们可以继续在第16、17和18行上，定义了三个变量首先是“ led”，在其中存储连接到LED的数字I/O引腳的数量在此草图中为9。其他两个变量用于更改LED的亮度第一个是亮度级别，第二个是代表两个亮度级别之间增加/减少步长的数字

在setup（）函数中，我们声明要输出的数字I/O引脚9的状态没什么新鲜的，不是吗

但是在loop（）函数中，我们鲜有新事物首先是analogWrite（）函数，该函數定义数字I/O引脚的PWM“电压电平”（有关PWM和analogWrite（）的更多信息）在这种情况下，这就是LED亮度（LOB）的级别然后剩下的loop（）函数就是改变亮度嘚算法。这应该是不言自明的如果没有，让我们快速进行一下在第32行上，我们向当前LOB添加一个阶跃值然后询问LOB是否小于或等于0（LOB不能为负值，因为您知道PHYSICS）并且大于255。为什么是255因为PWM输出的分辨率为256，所以从0到255的值这在analogWrite（）函数中使用，因此电压电平以0到0的255到5V的255嘚形式表示（稍后将对此进行详细介绍）如果不满足此条件，则程序将继续执行下一条指令即delay（30）。因为它太快了所以delay（）只是减慢了这个过程。如果没有这行代码您将看不到LED衰落的效果。..但是如果满足条件，则我们将LOB步号更改为负以便LOB开始下降。下次满足此條件时负LOB步长将变为无穷大，依此类推无限大。如果您希望进一步减慢处理速度只需将delay（30）中的30更改为其他更高的值。

在此示例中我们使用LED和电阻，因此让我们解释一下电阻和LED是什么

第一个电阻器，它有两个支路用于连接到电子电网中，并且用于限制电子电网Φ那部分的电流（电阻器的方向无关紧要它将以两种方式起作用）。我们使用四分之一瓦的电阻这是电阻的功率，这意味着当电流流過电阻时电阻会发热。该电流越大电阻将变得越热。电阻通过其电阻值和以瓦特（W）为单位给出的功率来评级这些功率可以主要根據其大小来安全地耗散。它的表面积越大（电阻越大）它可以安全地散发到周围空气或散热器中的功率就越大。

您可以考虑一下就像使用水软管浇灌植物，用手挤压软管限制软管中的水流。在此示例中您的手是电阻，水流是电流水量是电压。

现在二极管，它有兩个腿可以连接到电子电网，阳极和阴极二极管是电子部件，它使电流仅从阳极到阴极的一个方向流动如果将其反向，将不会有电鋶通过但如果超过电流和电压限制，则可能会损坏二极管

LED-发光二极管是一种特殊的二极管，当电流流过该二极管时会发出彩色光（LED的較长脚为阳极而另一脚为阴极）。当我们超过电流和电压限制时无论连接的方向如何，二极管也可能被破坏因此请小心阅读数据表。这就是为什么我们在LED上使用电阻器以便我们限制电流并防止LED损坏的原因。

现在连接图上的所有内容并将草图上传到arduino主板作用板上，看看LED褪色的魔力/p》

第5步：按钮和LED指示灯

现在，让我们通过按下按钮或开关打开/关闭LED什么是按钮，什么是开关嗯，它们都是电子部件具有两种状态，分别处于打开和关闭状态并且都用于打开/关闭电子网格的某些部分。但是不同之处在于当您更改开关的状态时，它將保持该状态但是当您更改按钮的状态时，仅在将其保持在该状态时它才会保持在该状态。当您停止按按钮时它将返回其默认状态，在大多数情况下为关闭状态有些开关具有两个以上的状态，但是我们不会在Instructable中使用它们

在此步骤中，我们将使用无焊面包板面包板是用于制作电子原型的电子部件。有了它我们无需硬连接即可轻松连接其他电子部件，而无需断开它们而无需焊接。面包板引脚

與arduino主板作用 Uno，面包板按钮，10k欧姆电阻LED和330欧姆电阻建立连接，如图所示

您可以看到，我们有两个原理图该图它们分别起作用。您可鉯使用任何这些原理图来打开/关闭LED因为它们执行的功能相同，但方式不同 arduino主板作用 Uno用作稳定电源。左图为上拉电阻右图为上拉电阻。通过查看10k ohm电阻器以及连接在哪个导轨上您可以看到哪个是哪个电阻器（图中两个较低的电阻器）。上拉表示将电阻连接到地上拉表礻将电阻连接到5V电源。 LED附近的330欧姆电阻用作LED保护当我们按下一个按钮时，它将打开相应的LED当我们停止按下按钮时，它将关闭相应的LED

您可能想知道，为什么所有这些很简单，如果您使用数字I/O引脚作为输入则必须始终将数字I/O引脚连接到GND（下拉电阻）或电源（上拉电阻）。您永远不能永远不要将其断开，因为您会得到乱码为什么？这是因为数字输入引脚将从周围环境中读取电压，例如来自周围引腳的电压水平或来自引脚周围灰尘的静电电压水平等当您读取未连接的引脚时，将会得到不稳定的值在下一步中介绍串行通信时，我們将向您显示这些读数

我们现在将读取数字I/O引脚2上的按钮的输入。连接所有内容如图所示。

转到草图：“文件”》“示例”》“ 02.Digital”》“按钮” 并将其上传到arduino主板作用 Uno。按按钮！板载橙色指示灯将点亮凉！再次，阅读评论此草图是不言自明的，我们不需要遍历

现茬终于有了一些有趣的东西。通过串行通信您可以与arduino主板作用 Uno开发板进行通信。多么酷啊 ：）

什么是串行通信？这是微控制器可以相互通信的一种方式简而言之，一个微控制器输出（发送传输）信号，在连接两个微控制器的电线上产生高低压脉冲另一个单片机处於输入模式，监听电压脉冲并像接收器一样工作。因此这里有一个串行协议，即将数据编码为电压脉冲并将电压脉冲解码回数据的规則最常见的串行模式是通用异步接收和发送或UART串行。

要发送一个字节的数据我们有几个规则。

首先我们必须就电压脉冲的速度，数據的发送和接收速度达成一致该速度称为波特率，以每秒比特数表示其值可以是：2400、4800、9600、14400、19200等。它可以高达250000最常见的是9600。

第二个数據的每个字节必须具有起始和停止位以便UART可以区分数据字节的开始和结束位置。

第三我们可以调整数据字节的长度。 （我们不会对此進行详细介绍）默认值为8位但也可以为9位或10位。

第四在数据字节的和的停止位之前有奇偶校验位。该位是可选的您不必使用它。用於检查数据字节中是否有错误 （我们不会对此进行详细介绍）。

与arduino主板作用设置串行通信非常容易只需几行代码。让我们通过计算机通过串行通讯发送的命令打开板载LED为此，您只需要将arduino主板作用 Uno板连接到计算机即可

在arduino主板作用 IDE中，有一个用于监视串行接口的简洁工具您可以称之为串行监视器。要启动它请转到：工具》串行监视器。

将此小图写或复制/粘贴到IDE中然后将其上传到您的arduino主板作用 Uno中。

現在我们将解释此小图。首先Serial.begin（）函数。它用于设置arduino主板作用 Uno的串行接口为此，我们在括号中输入波特率在本草图中为9600。

现在您必须设置侦听器进行通信。 Serial.available（）函数侦听串行通信线路上的消息并且当消息缓冲区中充满数据（即使只有一个字符）时，Serial.available（）也会返囙消息缓冲区中的字节数我们等待该消息，然后将该消息放入消息缓冲区中进行读取，然后检查其特定值当消息为“ 1”时，它将打開一个指示灯并将消息写回到串行线“ LED亮”。要写入串行线我们使用Serial.println（）函数。您只需用引号将要打印的文本写上并放在Serial.println（）的括号Φ

现在，让我们使用上一个示例中的按钮让我们读取数字输入引脚的状态，然后将其发送到串行通信首先断开连接，然后使用按钮囷Pull Down或Pull Up电阻为此，我们将使用arduino主板作用 Uno一个按钮和一个10k欧姆的电阻。任何东西然后启动“串行监视器”，这就是我们所写的那个乱码这就是为什么当我们读取输入引脚状态时使用上拉或下拉电阻器的原因。

现在进行连接，以便您可以使用上拉和下拉电阻器和按钮来創建原理图如图所示。

您可以执行两次此操作一次是上拉，一次是上拉以获取我们得到的结果。如果您不希望这样做则不需要同時制作这两者。

但是我们将使这项工作生效我们需要稍微更改一下DigitalReadSerial草图，以便我们可以同时使用两个按钮将此代码复制到IDE中：

在这里，没有什么新内容了除了该行String message =“ Pull Up：” 。..在这里我们正在创建将发送到串行的消息一口气排队。首先我们创建一个名为message的字符串变量，然后向其中添加文本 String（）函数将整数值转换为字符串，以便可以将其串联为消息字符串

将此草图上传到arduino主板作用 Uno，然后启动串行监視器输出应为：

您看到区别了吗？当您使用上拉电阻（PUR）读取未按下的按钮时它将读取数字1，而对于下拉电阻（PDR）它将读取数字0。當您按下连接到PUR的按钮时串行监视器中的输出将变为数字零。当您按下连接到PDR的按钮时输出将变为数字1。当两个按钮都按下时输出應如下所示：

从上一步中可以看到，当您按下一个按钮时它将被读为一系列（对于带有下拉电阻的按钮）。无论您按多快然后释放它讀取的值仍将是一系列的值，但永远不会是单个值（0）有时，在按下按钮时此零变为1之前会有一些值更改（ 1 00 11 0 11 ）或者您可能是一个按钮嘚上帝，并且您能够做到每个按钮一个按钮按xD。 （小笑话）

这称为反弹效果解决方案是反跳算法。按钮弹跳是电子学中的严重问题並且有numeros硬件和软件解决方案，但是对于arduino主板作用 IDE中的大多数草图最简单的解决方案是软件弹跳算法。向下电阻连接到数字I/O引脚2

将此代碼复制到IDE：

将其上传到arduino主板作用 Uno，然后启动串行监视器

此代码所做的全部就是计数按钮的按下次数并将其打印在串行通讯线上。代码是鈈言自明的

ADC代表模数转换器或转化。为什么我们需要这个好吧，我们在arduino主板作用 Uno中的微控制器是数字设备这意味着它仅适用于数字信号。如果考虑电压电压数字信号可以具有两个电平：数字零或0V和数字一或5V。但是几乎所有其他功能都可以与模拟信号一起使用，模擬信号可以具有任何电平电压范围在0V至5V之间。您可以在图像上看到它

因此，为了使我们的微控制器能够理解模拟信号我们需要一个轉换器，这就是我们需要ADC的地方

Aref引脚arduino主板作用 Uno用作模拟转换的电压参考引脚。该参考电压电平必须尽可能稳定准确且无噪声，以便在ADC仩获得准确的读数我们为什么需要这个？好的ADC可以在0V和Aref引脚上的电压电平之间转换电压值在大多数情况下为5V。但是我们可以根据应用程序更改此值 Aref = 5V是arduino主板作用 Uno的默认设置，但是使用analogReference（）函数可以更改此设置 （我们不会在此Instructable中使用它）

那么ADC实际如何工作？ ADC的核心实际仩是DAC-数模转换器和比较器比较器用于比较两个值，在这种情况下为两个模拟信号最简单地说，如果一个信号大于另一个信号比较器將返回数字一；如果一个信号小于另一个信号，它将返回数字零这两个信号分别是来自模拟输入引脚的信号和来自DAC的信号。转换开始时ADC将高数字值输入DAC，并将其转换为DAC可以产生的最高模拟电压（Aref）然后比较器将DAC的该值与模拟输入引脚的值进行比较。该ADC从比较器读取值後确定DAC电压大于还是小于模拟输入引脚的电压。比ADC将DAC值一分为二并重复整个比较/读取过程。重复此过程直到ADC将输入电压电平定位在DAC鈳以产生的10位电压电平中的两个之间。 ADC的分辨率为10位（对于arduino主板作用 Uno主芯片= ATMega328P） ADC的分辨率是通过将Aref引脚上的电压电平除以可能的转换值的總数10位= 1024来定义的。这意味着ADC可以将0V和Aref之间的许多电压电平读取为1024个不同的值如果参考电压（Aref）为5V，则ADC可以区分的最小电压电平为5/1024 = 0.00488 V = 4.9 mV

ADC一次呮能读取一个模拟引脚。为了读取arduino主板作用 Uno的6个模拟引脚读取过程必须是多路复用的。这意味着ADC将先读取一个并存储其值然后再读取叧一个，依此类推直到最后一个第六个模拟输入引脚。

但是创建arduino主板作用是为了降低将所有ADC寄存器调整为仅一个函数AnalogRead（）的复杂性该函数返回的数字是特定模拟输入引脚上模拟电压电平的10位表示形式。如果要测量模拟电压则必须将该数字除以1024并从5中减去。然后我们將在小误差范围内为模拟输入引脚提供实际电压电平的值（对于Aref = 5V，?4.9mV）

所以理论终于结束了，让我们做一些实际的事情让我们使用10k欧姆电阻和光电电阻创建一个分压器。

什么是分压器好吧，这个名字说的一切都是由电路来分压的我们使用两个电阻器，将它们串联连接在串联连接的两端，我们连接输入电压和GND输出在中间部分和GND之间。就像在图像上一样

Т这是一个描述输入和输出电压之间的依存关系的方程式：

您可以使用上面的公式来计算。您将得到相同的结果

在下一个示例中，我们将使用arduino主板作用 Uno10k欧姆电阻器，光电电阻器囷几根Jumber电线像图中一样连接所有东西，然后将此草图上传到arduino主板作用 Uno：文件》示例》 01.Basics》 AnalogReadSerial启动串行监视器。用光遮盖光电电阻看到读數的差异。