arduino笔记10：基本函数数字I/O 模拟I/O

爱被打了一巴掌 2023-07-25 14:09 8阅读 0赞

**目录**

（一）数字I/O

1）pinMode（pin，mode）

2）digitalWrite(pin,value)

3）int digitalRead(pin)

（二）模拟I/O

1）analogReference(type)

2）analogRead()

3）analogWrite()

（三）高级I/O

1）tone()

2）noTone()

3）ShiftOut()

4）shiftIn()

5）pulseIn()

（四）时间函数

1）millis()

2）micros()

3）delay()

4）delayMicroseconds()

（五）数学函数

（六）三角函数

（七）外部中断函数

（八）中断使能函数

（九）串口收发函数

--------------------

# （一）数字I/O #

## 1）pinMode（pin，mode） ##

描述：将指定的引脚配置成输出或输入。

语法：pinMode(pin,mode)。

参数：pin，要设置模式的引脚；mode，INPUT或OUTPUT。

程序示例：

LEDPin = 13
    void setup()
    {
    pinMode(LEDPin,OUTPUT);
    }
    void loop()
    {
    digitalWrite(LEDPin,HIGH);
    delay(1000);
    digitalWrite(LEDPin,LOW);
    delay(1000);
    }

其实还可以设置为上拉电阻模式。

注意：模拟输入引脚也能当作数字引脚使用。

## 2）digitalWrite(pin,value) ##

描述：给一个数字引脚写入HIGH或者LOW。如果一个引脚已经使用pinMode()函数配置为OUTPUT模式，其电压将被设置为相应的值，HIGH为5V（3.3V控制板上为3.3V），LOW为0V。

如果引脚配置为INPUT模式，使用digitalWrite()写入HIGH值，将使内部20k欧姆上拉电阻接入。写入LOW将会禁用上拉。上拉电阻可以点亮一个LED，让其微微亮。如果出现LED工作，但是亮度很低，这种情况可能即使由上拉电阻引起的。补救的办法是使用pinMode()函数设置为输出引脚。

数字13号引脚难以作为数字输入使用，因为大部分的控制板上使用了一颗LED和一个电阻与其链接。如果启动内部的20k欧姆的上拉电阻，其电压将在1.7V左右，而不是正常的5V，因为板载LED串联的电阻使其电压降了下来，因此其返回值总是LOW。如果必须使用数字13号引脚的输入模式，则需要使用外部上拉和下拉电阻。

## 3）digitalRead(pin) ##

描述：读取指定引脚的值，HIGH或LOW。

语法：digitalRead(PIN)。

参数：pin，想读取数值的引脚号（int）。

返回：HIGH或者LOW。

程序示例：

//将引脚13设置为输入引脚7的值
    LEDPin = 13           //LED连接到引脚13
    int inPin = 7;        //按钮连接道数字引脚7      
    int val = 0;          //定义变量以存储读取值
    void setup()
    {
    pinMode(LEDPin,OUTPUT);
    pinMode(inPin,INPUT);
    }
    void loop()
    {
    val = digitalRead(inPin);  //读取输入引脚的值
    digitalWrite(LEDPin,val);
    }

# （二）模拟I/O #

## 1）analogReference(type) ##

描述：设定用于模拟输入的基准电压（输入范围的最大值）。

type的可选值为：

*  **DEFAULT**  \- 5伏（5V Arduino板）或3.3伏（3.3V Arduino板）的默认模拟参考值
 *  **INTERNAL**  \- 内置参考，在ATmega168或ATmega328上等于1.1伏特，在ATmega8上等于2.56伏特（不适用于Arduino Mega）
 *  **INTERNAL1V1**  \- 内置1.1V参考（仅限Arduino Mega）
 *  **INTERNAL2V56**  \- 内置2.56V参考（仅限Arduino Mega）
 *  **EXTERNAL**  \- 施加到AREF引脚的电压（仅限0到5V）用作参考

注意：改变基准电压后，之前从analogRead()读取的数据可能不准确。

注意：对AREF引脚的外部参考电压，请勿使用小于0V或大于5V的任何值。如果在AREF引脚上使用外部参考，则必须在调用 **analogRead()**函数之前将模拟参考设置为EXTERNAL。否则，将短路有效参考电压（内部产生的）和AREF引脚，可能会损坏Arduino板上的微控制器。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTc1NTk2Ng_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

或者，你可以通过5K电阻将外部参考电压连接到AREF引脚，从而允许在外部和内部参考电压之间切换。

注意，电阻将改变用作参考的电压，因为AREF引脚上有一个内部32K电阻。两者用作分压器。例如，通过电阻器施加的2.5V将在AREF引脚处产生2.5\*32/(32+5)=〜2.2V电压。

## 2）analogRead() ##

描述：从指定的模拟引脚读取数据值。Arduino板包含一个6通道（Arduino ProMinn和Arduino Nano有8个通道，Arduino Mega有16个通道）、10位模拟/数字转换器，这表示它将0~5V的输入电压映射到0~1023的整数值，即每个读数对应电压值为5V/1024，每个单位0.0049V（4.9mV）。输入范围和精度可以通过analogReference()改变，其大约需要0.0001s来读取模拟输入，所以最大的阅读速度是每秒10000次。

语法：

analogRead(pin);

**pin**  \- 要读取的模拟输入引脚的编号（大多数电路板上为0至5，Mini和Nano上为0至7，Mega上为0至15）

示例：

int analogPin = 3;//potentiometer wiper (middle terminal) 
       // connected to analog pin 3 
    int val = 0; // variable to store the value read
    
    void setup() {
       Serial.begin(9600); // setup serial
    } 
    
    void loop() {
       val = analogRead(analogPin); // read the input pin
       Serial.println(val); // debug value
    }

Serial.print()是打印之后不换行，Serial.println()是打印之后换行。

## 3）analogWrite() ##

描述：从一个引脚输出PWM模拟值（Plulse Width Modulation，脉冲宽度调整），让LED以不同的亮度点亮或驱动电机以不同的速度旋转。analogWrite()输出结束后，该引脚将产生一个稳定的特定占空比的PWM，该PWM输出继续到下次调用analogWrite()（或在同一引脚调用digitalRead()或digitalWrite()）。

PWM信号的频率大约是490Hz。大多数Arduino板（ATmega168或ATmega328）只有引脚3、5、6、9、10和11可以实现该功能。在Arduino Mega上，引脚2~13可以实现该功能。旧版本的Arduino板（ATmega8）只有引脚9、10、11可以使用analogWrite()。在使用analogWrite()之前，不需要调用pinMode()来设置引脚为输出引脚。analogWrite函数与模拟引脚、analogRead函数没有直接关系。

这里从开发板上也是可以区分的，一般模拟值的引脚下面有一个~。

语法：analogWrite(pin,value)。

*  **pin**  \- 你希望设置模式的引脚的编号
 *  **value **\- HIGH或LOW。

注意事项：引脚5和6的PWM输出将高于预期的占空比（输出的数值偏高），这时因为millis()、delay()功能和PWM输出共享相同的内部定时器。这将导致大多时候处于低占空比状态（如0~10），并可能导致在数值为0时，没有完全关闭引脚5和6。

程序示例：

int LED = 6; // LED connected to pin 6
    
    void setup () {
       pinMode(LED, OUTPUT); // set the digital pin as output
    }
    
    void setup () { 
       digitalWrite(LED,HIGH); // turn on led
       delay(500); // delay for 500 ms
       digitalWrite(LED,LOW); // turn off led
       delay(500); // delay for 500 ms
    }

注意一个问题：：：

2020/09/23更新的

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>使用Arduino UNO 主板上的带有“~”标记的引脚，是可以输出PMW信号的，其对应管脚主要有：3，5，6，9，10，11。对于同一引脚，当使用digitalWrite()函数，将该引脚输出高低电平后，可以使用analogWrite()输出PMW信号。但是一旦使用analogWrite()输出PMW信号后，便只能继续使用analogWrite()，再次使用digitalWrite()函数将会无效。<br> 有无方法可以使得对同一引脚，使用analogWrite后，再次使得digitalWrite有效？</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

解决办法：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>初始化部分，放到loop中，每次使用前进行相应的初始化。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

下面的可能不经常用到，但是也可以提前了解一下。

# （三）高级I/O #

## 1）tone() ##

描述：在一个引脚上产生一个特定频率的方波（50%占空比）。

## 2）noTone() ##

描述：停止由tone()产生的方波。如果没有使用tone()将不会有变化。

## 3）ShiftOut() ##

描述：将数据的一个字节一位一位地移除。

## 4）shiftIn() ##

描述：将数据的一个字节一位一位地移入。

## 5）pulseIn() ##

描述：读取一个引脚的脉冲（HIGH或LOW）。

# （四）时间函数 #

## 1）millis() ##

描述：返回Arduino开发板运行当前程序开始的毫秒数，这个数字将在约50天后溢出（归零）。

## 2）micros() ##

描述：返回Arduino开发板从运行当前程序开始的微妙数，这个数字将在70min后溢出（归零）。

## 3）delay() ##

描述：是程序设定的暂停时间（单位毫秒）。

## 4）delayMicroseconds() ##

描述：使程序暂停指定的一段时间（单位为毫秒）。

# （五）数学函数 #

1、min(x,y):传回最小值

例如：val=min(10,20)

2、max(x,y):传回最大值

例如：val=max(10,20)

3、abs(x):回传该数的绝对值

例如：val=abs(-10)

4、constrain(x,a,b):判断x和a b两者之间的状态。

若x<a则回传a；若x>b则回传b；若a<x<b则回传x

5、map(value,fromLow,fromHigh,toLow,toHigh)

例如：map(analogRead(0),0,1023,100,200):将analog0引脚所读的信号进行对等转换至100~200之间的值

6、double pow(x,y)

例如：pow（2，3）:表示2的3次方

7、double sqrt(x)

例如：double a=sqrt(10):表示10的算术平方根

8、double sin(rad)

9、double cos(rad)

10、double tan(rad)

例如：sin（2）=0.9092……

# （六）三角函数 #

double sin(double x); //returns sine of x radians
    double cos(double y); //returns cosine of y radians
    double tan(double x); //returns the tangent of x radians
    double acos(double x); //returns A, the angle corresponding to cos (A) = x
    double asin(double x); //returns A, the angle corresponding to sin (A) = x
    double atan(double x); //returns A, the angle corresponding to tan (A) = x

# （七）外部中断函数 #

（1）attachInterrupt(interrupt, mode)

外部中断只能用到数字IO 口2 和3，interrupt 表示中断口初始0 或1，表示一个功能函数，mode：LOW低电平中断，CHANGE 有变化就中断，RISING 上升沿中断，FALLING 下降沿中断。  
（2）detachInterrupt(interrupt)

中断开关，interrupt=1 开，interrupt=0 关。

# （八）中断使能函数 #

（1）interrupts()

使能中断  
（2）noInterrupts()

禁止中断

# （九）串口收发函数 #

（1） Serial.begin(speed)

串口定义波特率函数，speed 表示波特率，如9600，19200 等。

（2） int Serial.available()

判断缓冲器状态。

（3）int Serial.read()

读串口并返回收到参数。

（4）Serial.flush()

清空缓冲器。

（5）Serial.print(data)

串口输出数据。  
（6）Serial.println(data)

串口输出数据并带回车符。

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