Dept. of Electronics Engineering

Arduino S4A Sensor Board基礎實驗

吳錫修

sswu@nkut.edu.tw

October 17, 2014

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Arduino IDE 1/4

南開科大電子工程系2

下載Arduino整合開發環境軟體壓縮檔http://arduino.cc/en/Main/Software

解壓至硬碟

USB連接PC與Arduino開發板

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Arduino IDE 2/4

南開科大電子工程系3

安裝USB驅動程式

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Arduino IDE 3/4

南開科大電子工程系4

啟動Arduino IDE，確認Arduino開發板連接埠

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Arduino IDE 4/4

南開科大電子工程系5

切換中文介面

File/Preferences

重新開啟Arduino IDE

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外掛ArduBlock 1/6

南開科大電子工程系6

ArduBlock外掛軟體必須依附於Arduino IDE下運行

Arduino是文本式程式設計環境，而ArduBlock是以圖形化積木組合方式設計程式

可在ArduBlock設計圖控程式，再上傳至Arduino IDE

使程式設計視覺化，即使沒有Arduino程式語言基礎的人也可以嘗試編寫Arduino控制程式

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外掛ArduBlock 2/6

南開科大電子工程系7

下載ArduBlock http://blog.ardublock.com/

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外掛ArduBlock 3/6

南開科大電子工程系8

將下載的ardublock-xxx.jar檔複製到Arduino IDE資料夾之 tools/ArduBlockTool/tool子目錄即可 (必要時自行建立子目錄)

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外掛ArduBlock 4/6

南開科大電子工程系9

由Arduino IDE之Tools功能表，執行ArduBlock

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外掛ArduBlock 5/6

南開科大電子工程系10

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外掛ArduBlock 6/6

南開科大電子工程系11

Arduino IDE之語言設定必須選擇System Default，ArduBlock才會切換為中文介面

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S4A Sensor Board 1/3

南開科大電子工程系12

四個RJ11接頭，可外接其他裝置 (D2/D3, A3, A4, A5)

⼀個⼀公分⼤⼩的按鍵開關 (D2)

⼀個蜂鳴器 (D9)

⼀個麥克風 ( A2)

兩顆 LED 顯示,⼀顆為紅⾊(D10),⼀顆為綠⾊ (D11)

⼀個滑桿可變電阻(10K),有效行程65mm (A0)

⼀個光感測元件 (A1)

預留⼀個藍芽孔位 (UART)

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S4A Sensor Board 2/3

南開科大電子工程系13

紅色LED D10

綠色LED D11

蜂鳴器 D9

開關 D2光敏電阻 A1

可變電阻 A0

N/ATXRX

GND3.3VN/A

D12 D4 D8 D7 D6 D5

麥克風 A2

A5 D2 D3A4 A3 A5 A4

外接電源

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S4A Sensor Board 3/3

南開科大電子工程系14

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類比/數位訊號處理 1/3

南開科大電子工程系15

類比訊號：連續變化的物理訊號，訊號的振幅、頻率或相位可能隨時間變化

數位訊號：只由高/低二種電位訊號所組成

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類比/數位訊號處理 2/3

南開科大電子工程系16

Microcontrollers are digital devices – ON or OFF

類比訊號必須經由A/D轉換處理

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類比/數位訊號處理 3/3

南開科大電子工程系17

微處理器使用PWM(Pulse Width Modulation，脈波寬度調變)技術來輸出類比訊號

D3, D5, D6, D9, D10, D11支援PWM輸出

PWM 被應用在許多地方，調光燈具、馬達調速等

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Arduino輸出控制

Digital OUTPUT

HIGH or LOW

PIN# -- 0 to 13

pinMode( 11, OUTPUT );

digitalWrite( 11, HIGH );

Analog OUTPUT

0 to 255

PIN# -- 3, 5, 6, 9, 10, 11

pinMode( 10, OUTPUT );

analogWrite ( 10, 128 );

南開科大電子工程系18

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南開科大電子工程系19

Lab 1

實驗目的

熟用數位輸出控制

讓S4A Sensor board D11 LED每0.5秒閃爍

參考檔案：led_do.adp

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led_do.adp

南開科大電子工程系20

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南開科大電子工程系21

Lab 2

實驗目的

熟用類比輸出控制

讓S4A Sensor board D10 LED由最亮每0.1秒漸暗，之後循環

參考檔案：led_ao.adp

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led_ao.adp

南開科大電子工程系22

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Arduino輸入控制

Digital INPUT

Range: ??

PIN# -- 0 to 13

pinMode( 2, INPUT );

if ( digitalRead ( 2 )) {

}

Analog INPUT

Range: ??

PIN# -- 0 to 5

pinMode( 0, OUTPUT );

i = analogRead ( 0 );

南開科大電子工程系23

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南開科大電子工程系24

Lab 3

實驗目的

熟用數位輸入控制

按下S4A Sensor board D2開關時， D11 LED亮；放開D2開關時，D11 LED不亮

參考檔案：sw_led.adp

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sw_led.adp

南開科大電子工程系25

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南開科大電子工程系26

Lab 4

實驗目的

熟用類比輸入控制

使用S4A Sensor board A0可變電阻調整D10 LED亮度

S4A Sensor board A0可變電阻讀值介於0~1023

參考檔案：vr_led.adp

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vr_led.adp

南開科大電子工程系27

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光敏電阻

南開科大電子工程系28

光線照射時，CDS內原本處於穩定狀態的電子受到激發成為自由電子。所以光線越強，產生的自由電子也就愈多，電阻值就會變⼩

註：受光時，S4A Sensor board A0光敏電阻讀值⼤

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南開科大電子工程系29

Lab 5

實驗目的

熟用S4A Sensor board A0光敏電阻輸入控制

類比輸入控制、數位輸出

利用S4A Sensor board A0光敏電阻當作輸入裝置，當外界亮度比設定值⼩時讓S4A Sensor board D11 LED亮，否則讓LED亮燈號熄滅

設定值⼤⼩須根據現場環境調整

參考檔案：cds_led.adp

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cds_led.adp

南開科大電子工程系30

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蜂鳴器

南開科大電子工程系31

簡單的聲音輸出裝置

透過振動頻率控制，可輸出簡單的音階

音階 Do Re Mi Fa So La Si 低音 261 294 329 349 392 440 493中音 523 587 659 698 784 880 988高音 1046 1175 1318 1397 1568 1760 1976

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南開科大電子工程系32

Lab 6

實驗目的

熟用S4A Sensor board D9蜂鳴器輸出控制

數位輸入控制、數位輸出

按⼀下S4A Sensor board D2按鍵讓D9蜂鳴器發出下課鐘聲

參考檔案：buzzer_music.adp，buzzer_music.ino

Mi Do Rei So (低 8)

So (低 8) Rei Mi Do

Mi Rei Do So (低 8)

So (低 8) Rei Mi Do

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buzzer_music.adp

南開科大電子工程系33

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buzzer_music.ino

南開科大電子工程系34

int sound_pin = 9; // 蜂鳴器void setup(){

pinMode( 11 , OUTPUT);}

void loop(){if (digitalRead( 2)){sound(659, 523, 587, 392);sound(392, 587, 659, 523);sound(659, 587, 523, 392);sound(392, 587, 659, 523);

}}

void sound (int n1, int n2, int n3, int n4){// play a note on pin 9tone(sound_pin, n1, 1000);delay(1000);tone(sound_pin, n2, 1000);delay(1000);tone(sound_pin, n3, 1000);delay(1000);tone(sound_pin, n4, 1000);delay(1000);noTone(sound_pin);delay(1000);

}

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麥克風

南開科大電子工程系35

將聲波轉換為電子訊號

動圈式麥克風（Dynamic Microphone）當聲波進入麥克風，振膜受到聲波的壓力而產生振動，與振膜連接在⼀起的線圈則開始在磁場中移動產生感應電流。

電容式麥克風（Condenser Microphone）當聲波進入麥克風，振動膜產生振動，因為基板是固定的，使得振動膜和基板之間的距離會隨著振動而改變電容值

聲音愈⼤讀值愈⼤

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南開科大電子工程系36

Lab 7

實驗目的

熟用S4A Sensor board A2麥克風輸入控制

類比輸入控制、數位輸出

利用麥克風偵測拍手聲音，當聲音輸入值⼤於設定值時(狀態)讓燈號亮，再拍⼀次則熄滅

需要debounce機制

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mic_led.adp

南開科大電子工程系37

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Arduino Language Reference

南開科大電子工程系38

http://arduino.cc/en/Reference/HomePage

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