1.硬件模塊基礎(chǔ)-1Arduinouno主板布局ATmega328P的核心地位數(shù)字輸入/輸出引腳概述模擬輸入/輸出引腳概述電源管理概述與詳解一、Arduinouno主板布局（一）ArduinoUno實物圖1C234657ATmega328P微控制器1數(shù)字引腳（DigitalPins）2模擬引腳（AnalogPins）3電源接口（USB、DC插孔）4電源輸出引腳（3.3V、5V、GND）5復(fù)位按鈕（ResetButton）6ICSP接口（編程接口）7板載LED（Pin13）8二、ATmega328P的核心地位（一）核心作用二、ATmega328P的核心地位（二）與其他硬件組件的關(guān)系C1234657三、數(shù)字輸入/輸出引腳概述1.輸入模式2.輸出模式3.PWM輸出C123讀取外部信號輸出信號

PWM（脈寬調(diào)制）輸出四、模擬輸入/輸出引腳概述（一）模擬引腳概述ArduinoUno提供了6個模擬引腳，編號從A0到A5，位于板子的右下角。（二）模擬引腳的功能模擬引腳的主要功能是讀取連續(xù)的模擬信號。四、模擬輸入/輸出引腳概述（三）模擬引腳應(yīng)用示例電位器讀?。ㄕ{(diào)節(jié)電壓）光敏電阻讀取光照強度五、電源管理概述與詳解（一）電源輸入方式USB供電外部電源（DC插孔）五、電源管理概述與詳解（二）電源輸出引腳ArduinoUno提供了3.3V和5V的電源輸出引腳，以及GND接地引腳（三）電源管理詳解USB供電的特點與限制以及外部電源的電壓范圍（7-12V）硬件模塊基礎(chǔ)-2Arduinouno主板布局ATmega328P的核心地位數(shù)字輸入/輸出引腳概述模擬輸入/輸出引腳概述電源管理概述與詳解一、通信接口概述（一）什么是通信協(xié)議通信協(xié)議是設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)的規(guī)則和標準，確保信息準確傳輸。核心要素物理層數(shù)據(jù)格式時序控制解決設(shè)備兼容性，提高通信可靠性一、通信接口概述（二）常見通信協(xié)議分類類型特點典型協(xié)議適用場景串行通信逐位傳輸，節(jié)省引腳UART、SPI、I2C傳感器、外設(shè)模塊并行通信多線同時傳輸，速度快并行總線（如LCD接口）高速數(shù)據(jù)傳輸（已逐漸淘汰）無線通信無需物理連接藍牙、Wi-Fi，星閃物聯(lián)網(wǎng)、遠程控制（三）Arduino支持的通信方式UART（串口）

SPII2C二、串口通信（UART）（一）基本概念解決設(shè)備兼容性，提高通信可靠性。無需時鐘信號，依靠預(yù)定義的波特率同步。異步特性全雙工（可同時收發(fā)）。通信方式Arduino與PC通信、模塊調(diào)試、GPS數(shù)據(jù)接收。異步特性二、串口通信（UART）（二）硬件接口引腳功能說明TX(D1)數(shù)據(jù)發(fā)送輸出TTL電平信號RX(D0)數(shù)據(jù)接收輸入TTL電平信號（三）關(guān)鍵參數(shù)配置波特率300bps-2Mbps，數(shù)據(jù)位5-9位，校驗位無/奇/偶，停止位 1/2位。三、SPI通信（一）SPI引腳的功能1.MOSI線2.MISO線3.SCK時鐘信3.SS片選線三、SPI通信（二）SPI通信的特點與優(yōu)勢其全雙工特性允許數(shù)據(jù)同時收發(fā)，有效提升了總線利用率；SPI既支持傳統(tǒng)的星型拓撲，也可實現(xiàn)菊花鏈式連接；SPI協(xié)議精簡高效，適合對實時性要求嚴格的工業(yè)控制系統(tǒng)；三、SPI通信（三）SPI通信的應(yīng)用場景應(yīng)用于存儲設(shè)備領(lǐng)域PART.01應(yīng)用于顯示控制方面PART.02應(yīng)用于精密傳感器PART.03應(yīng)用于工業(yè)自動化系統(tǒng)中PART.04四、I2C通信（一）I2C引腳的功能（SDA\SCL）I2C總線僅需兩根信號線即可實現(xiàn)完整通信功能：SDA（串行數(shù)據(jù)線）負責雙向數(shù)據(jù)傳輸，采用開漏輸出設(shè)計，必須外接上拉電阻。SCL（串行時鐘線）由主設(shè)備產(chǎn)生，標準模式下頻率為100kHz，快速模式可達400kHz。四、I2C通信（二）I2C通信的特點與優(yōu)勢01兩線制架構(gòu)大幅節(jié)省了硬件資源02獨特的地址尋址機制支持單個總線掛載多達112個設(shè)備03兩線制架構(gòu)大幅節(jié)省了硬件資源四、I2C通信（三）I2C通信的應(yīng)用場景傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域消費電子領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域五、其他硬件資源概述（一）復(fù)位按鈕的功能與使用瞬時觸發(fā)型設(shè)計，按下立即生效；復(fù)位過程約需500ms完成；會中斷當前程序執(zhí)行，所有變量和寄存器恢復(fù)初始值；不影響已燒錄的程序代碼。五、其他硬件資源概述ICSP接口的作用底層編程調(diào)試開發(fā)參數(shù)配置晶體振蕩器的作用時鐘發(fā)生時序同步穩(wěn)定性保障01.高度集成的模塊化設(shè)計：ATmega328P微控制器為核心，實現(xiàn)功能豐富與成本優(yōu)化的平衡。ArduinoUno硬件資源的核心要點總結(jié)02.高效的硬件協(xié)同機制：數(shù)字I/O與模擬輸入的有機配合，電源系統(tǒng)與功能模塊的完美匹配。03.理想的開發(fā)平臺特性：標準化接口降低入門門檻，從教育到原型開發(fā)的廣泛適用性。04.持久的市場生命力：經(jīng)典的開源硬件架構(gòu)，在嵌入式領(lǐng)域的標桿地位。2.ArduinoUno硬件資源簡介硬件概覽應(yīng)用舉例01簡介PARTONE簡介（一）什么是ArduinoArduino是一個基于開放源碼的軟硬件平臺，具有可使用C/C++等編程語言的IDE集成開發(fā)編程環(huán)境，也有直觀的圖形化編程環(huán)境。目前Arduino是全球最熱門的開發(fā)平臺。UNOnano簡介（二）Arduino可以做什么02硬件概覽PARTTWO硬件概覽（一）ArduinoUnoATmega328P硬件資源數(shù)字I/O輸入輸出引腳1-13引腳模擬I/O輸入輸出引腳A0-A5引腳PWM6路PWM輸出FLASH32KBSRAM2KBEEPROM1KB時鐘速度16MHz硬件概覽（二）ArduinoUno外圍電路LED硬件概覽（二）ArduinoUno外圍電路蜂鳴器內(nèi)部區(qū)別：有源蜂鳴器內(nèi)部自帶振蕩電路（振動源），無源蜂鳴器沒有；使用區(qū)別：有源蜂鳴器通電即響，無源蜂鳴器必須得給一定頻率的信號；外觀區(qū)別：有源蜂鳴器底部有黑膠封閉，無源蜂鳴器可以到綠色電路板。無源蜂鳴器有源蜂鳴器硬件概覽（二）ArduinoUno外圍電路數(shù)碼管是由7個LED封裝在一起組成的“8”字型的器件，再加上一位小數(shù)點，器件中就一共包含有8個LED燈。其他任何多位數(shù)碼管也都是1位數(shù)碼管集合而成。數(shù)碼管按鍵按鍵開關(guān)：也稱為輕觸開關(guān)，是一種電子開關(guān)，常用于接通和斷開電路。原理：按鍵開關(guān)一般有4個腳（如右圖），其中1和4，內(nèi)部是連通的，2和3也是連通的，而1、4與2、3之間平時是斷開的，只有當按鈕按下時才接通。由于其內(nèi)部金屬彈片作用力的影響，在沒有外力按壓時，1、4與2、3平時處于斷開狀態(tài)。03應(yīng)用舉例PARTTHREE應(yīng)用舉例（一）模擬硬件線路連接更改試圖，查看面包板，原理圖，PCB圖器件庫，擁有添加各種封裝好的模塊主界面，用于期間布局連線在Fritzing軟件上完成模擬線路連接在Fritzing軟件上加載出所需硬件，完成線路連接應(yīng)用舉例（二）紅外遙控風(fēng)扇在紅外遙控換擋風(fēng)扇的基礎(chǔ)上，再增加一種按鍵換擋方式，實現(xiàn)；即可紅外遙控換擋，也可以按鍵換擋。應(yīng)用舉例（三）計時器應(yīng)用舉例（四）距離測量儀舉例生活中還有哪些地方可以用到Arduino控制？查閱資料，還有哪些類似于Arduino的芯片。3.mind+軟件使用01.mind+是什么02.用mind+進行編程03.編程舉例01mind+是什么PARTONE一、mind+是什么（一）什么是mind+Mind+是一款擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)青少年編程軟件，集成各種主流主控板及上百種開源硬件，支持人工智能（AI）與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）功能，既可以拖動圖形化積木編程，還可以使用Python/C/C++等高級編程語言，讓大家輕松體驗創(chuàng)造的樂趣。一、mind+是什么支持原生態(tài)Scratch3.0圖形化編程平臺；兼容Arduino、microbit、掌控等多種開源硬件交互；集成幾十種傳感器和執(zhí)行模塊，并不斷增長中；支持python、C等多種代碼編譯環(huán)境，并可一鍵生成代碼。（二）mind+的核心特點一、mind+是什么（三）mind+界面介紹01020302用mind+進行編程PARTTWO二、用mind+進行編程（一）條件語句與循環(huán)語句If條件語句For循環(huán)語句While循環(huán)語句1234二、用mind+進行編程（二）運動與外觀模塊介紹二、用mind+進行編程（三）事件、控制、偵測模塊介紹二、用mind+進行編程（四）運算符、變量、函數(shù)模塊介紹03編程舉例PARTTHREE三、編程舉例（一）小車循跡角色創(chuàng)建三、編程舉例（一）小車循跡代碼搭建4.電機控制系統(tǒng)01.項目導(dǎo)入02.硬件系統(tǒng)03.軟件系統(tǒng)01項目導(dǎo)入PARTONE一、項目導(dǎo)入

（一）電機控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)硬件模塊的功能了解；根據(jù)硬件模塊的功能完成硬件模塊的線路連接；（重點）掌握步進電機的驅(qū)動原理；

（難點）根據(jù)步進電機的驅(qū)動原理，利用mind+軟件編寫電機驅(qū)動代碼（重難點）02硬件系統(tǒng)PARTTWO二、硬件系統(tǒng)（一）主控模塊ATmega328P硬件資源數(shù)字I/O輸入輸出引腳1-13引腳模擬I/O輸入輸出引腳A0-A5引腳PWM6路PWM輸出FLASH32KBSRAM2KBEEPROM1KB時鐘速度16MHz主控芯片：ATmega328P數(shù)字I/O輸入輸出引腳模擬I/O輸入輸出引腳Arduino控制板：1.用于數(shù)據(jù)接收；2.數(shù)據(jù)處理；3.控制指令的發(fā)出；二、硬件系統(tǒng)（二）電機與電機驅(qū)動模塊五線四項步進電機步進電機接口控制信號輸入端電源輸入端uln2003電機驅(qū)動模塊二、硬件系統(tǒng)（三）步進電機驅(qū)動原理五線四項步進電機步進電機內(nèi)部剖面圖在Fritzing軟件上完成模擬線路連接。二、硬件系統(tǒng)（四）模擬硬件線路連接更改試圖，查看面包板，原理圖，PCB圖。器件庫，擁有添加各種封裝好的模塊。主界面，用于期間布局連線。在Fritzing軟件上加載出所需硬件，完成線路連接。二、硬件系統(tǒng)（五）硬件線路連接主控模塊ULN2003驅(qū)動板步進電機PIN8IN1磁極APIN9IN2磁極BPIN10IN3磁極CPIN11IN4磁極D在Fritzing軟件上完成線路連接03軟件系統(tǒng)PARTTHREE三、軟件系統(tǒng)（一）電機轉(zhuǎn)動控制邏輯分析正轉(zhuǎn)磁極通電順序反轉(zhuǎn)磁極通電順序AB->BC->CD->DA->ABBA->AD->DC->CB->BA主控模塊步進電機PIN8磁極APIN9磁極BPIN10磁極CPIN11磁極D主控模塊狀態(tài)1狀態(tài)2狀態(tài)3狀態(tài)4PIN8高低低高PIN9高高低低PIN10低高高低PIN11低低高高主控模塊狀態(tài)1狀態(tài)2狀態(tài)