【R课堂】Arduino电子制作基础①让电子元器件动起来！

管理-小R · 发表于 2023-6-21 13:24:26

Arduino电子制作基础①让电子元器件动起来！

在Device Plus上，我们已经介绍过Arduino的各种应用及其作品案例，无论是创作什么样的作品，基础知识都非常关键。
因此，这次我们重新给大家带来了Arduino电子制作的核心基础知识，此次的分享嘉宾是著名的福田和宏老师，他因编写了《有这本书足够！用Arduino开始电子制作超简单入门教程》等书籍而广为人知。

◆

机器人、无人机、智能音箱……等产品最近非常火爆，这些产品大多都配备了各类电子元器件。所谓的“电子元器件”就是用电驱动的零部件，其种类繁多，包括能发光的LED、旋转的电机、检测温度等的传感器，等等。机器人和无人机等产品也是由各类电子元器件组装而成的。
例如，就无人机而言，像驱动螺旋桨旋转的电机、用于检测机身倾斜度以及所处位置的传感器、控制器信号接收装置等，都属于电子元器件。

不仅仅是此类复杂的产品，就连家电产品及室内装饰、玩具等也用到了电子元器件。电子元器件随处可见，大大提高了我们的生活便利性。
另外，即便是个人制作作品，通过正确利用电子元器件，也可以实现各种各样的功能及创意表现。不仅仅是能动的作品，就连装饰品以及首饰，在电子元器件的帮助下，也可以实现发光等新的创意表现。

使用电子元器件的作品示例：借助LED让粘土艺术熠熠生辉（创作者：金谷早苗）

预计今后使用电子元器件制作作品的机会会越来越多。
因此，在本系列连载中，将给大家介绍电子元器件的使用方法以及控制电子元器件所用的Arduino相关的基础知识。

使用电子元器件制作作品
通过程序控制电子元器件的Arduino
不同类型的Arduino
Arduino的购买
电子元器件的购买

1. 使用电子元器件制作作品

在进行作品的制作时，需要我们根据需求选择电机、LED以及开关等各种电子元器件，并且通过创建由这些电子元器件构成的电路，来让它们工作。
另外，为了控制这些电子元器件，还需要用到微控制器。所谓的“微控制器”，就是一种类似于电脑CPU的、通过程序进行工作的电子器件，堪称电子电路的中枢。通过微控制器的程序，可以实现对各电子元器件的控制。
以本文前面提到的无人机为例，无人机上配备的加速度传感器可以检测到机身的倾斜度。当检测到机身发生了倾斜时，在微控制器程序的控制下，通过电机调整速度等方式，各类电子元器件各司其职，从而将机身调整至水平状态。

2. 通过程序控制电子元器件的Arduino

“Arduino”是一种可以通过程序控制电子元器件的微控制器。Arduino具有数字输入输出引脚和模拟输入引脚，将电子元器件与这些引脚连接起来，就可以实现对电子元器件的控制。
比如，只要连接LED，就可以通过程序控制LED的点亮和熄灭。另外，如果将多个LED组合使用，还可以像显示屏一样，做出发光文字的效果。
另外，也可以使用多个开关，通过相应的操作，借助温度传感器获取室内温度，并根据温度状态通过程序改变其他电子元器件的工作状态。

目前，Arduino已经有控制程序的专用开发工具——“Arduino IDE”，将其安装在电脑上，就可以进行程序的开发工作。

Arduino的特点之一是其电子电路相对简单。实际上只要在Arduino的微控制器上，加装用来驱动的、可输出方波的晶体振荡器进行供电，就可以工作了。因此，在制作作品时，通过Arduino对工作情况和电路进行试运行确认之后，还可以仅将微控制器部分嵌入专用电路。小巧的“Arduino Nano”（后文会介绍）是Arduino家族的众多型号之一，其尺寸为45×18mm。但是如果只用其微控制器部分，则还可以将其安装到尺寸更小的作品之中。这不仅可以减小作品尺寸，还能起到减少电子元器件的数量、降低成本的效果。
比如，下方的照片就是将Arduino Nano所用的微控制器“ATmega328AU”安装在25mm见方的电路板上用来控制电子元器件的案例。如果进一步优化电路板的设计，还能够制作出尺寸更小、却具备与Arduino同等功能的微控制器主板。

此外，使用开源硬件也是Arduino的特点之一。各Arduino产品的设计图以及电路板的设计等信息是全部公开的，谁都可以查阅其设计图，并且只要稍加修改，就可以用到自己的作品中。而且，即使是通过修改Arduino的设计图而创建的电子电路，其发布与销售均不受限。我们甚至可以使用Arduino制作原型，自行设计电路板并以产品的形式进行销售。