项目1〓传感器开发平台搭建 知识目标 ◆认识Arduino开发环境。 ◆了解Arduino编程技术。 ◆掌握Arduino开发环境的搭建、测试与电路设计。 技能目标 ◆懂Arduino软件的安装与配置。 ◆会创建和运行Arduino项目。 ◆能独立搭建Arduino项目开发环境。 素质目标 ◆具备项目开发安全意识和信息素养。 ◆具有不怕困难、勇于奋斗的精神。 ◆养成良好的项目开发行为习惯。 工作任务 ◆任务11开发平台搭建。 ◆任务12开发平台使用。 ◆任务13开发环境测试。 ◆任务14硬件电路设计。 任务11开发平台搭建 1. 工作任务 【任务目标】 完成一个Arduino编程开发平台的搭建（图11）。 图11Arduino程序开发环境 【任务描述】 Arduino开发平台搭建包括硬件安装和软件安装两部分。其中，硬件安装需要计算机、Arduino开发板和USB数据线。软件安装需要安装Arduino IDE软件和安装Arduino开发板驱动程序。 【任务分析】 Arduino开发平台的硬件安装非常简单，只需要将Arduino开发板与计算机(PC或笔记本电脑)通过USB数据线连接好即可。其中，USB数据线使用A型公口转B型公口，USB数据线的B型公口连接Arduino开发板(如Arduino Uno)，A型公口连接计算机的USB接口。 Arduino开发平台的软件安装需要到Arduino官网(www.arduino.cc)下载Arduino IDE安装软件，然后进行安装，最后在Arduino IDE中安装并配置好Arduino开发板驱动程序。 2. 任务资料 2.1认识Arduino技术 Arduino是源自意大利的一个开源软硬件平台，该平台包括一块具备简单 I/O功能的电路板以及一套程序开发环境软件（图12）。应用它可以制作许多嵌入式装置和设备，例如3D打印机、电子显微镜、四轴飞行器、气象监测装置等。 图12Arduino开源软硬件平台 2.2认识Arduino Uno开发板 Arduino Uno开发板是Arduino技术家族中一款用于开发学习的开发板（图13）。它是一款基于ATmega328P的微控制器板，有14个数字输入/输出（I/O）端口(其中6个可用作PWM输出)、6个模拟输入/输出端口、16MHz晶振时钟、USB接口(A型母口)、电源插孔、ICSP下载端口和复位按钮。通过USB数据线连接计算机就可以实现供电、程序更新下载和数据通信。 图13Arduino Uno开发板 2.3认识Arduino USB数据线 Arduino USB数据线用于Arduino开发板与计算机设备的连接和通信，也可以用于Arduino开发板的供电和与外部的连接，使用的是A型公口转B型公口的连接方式，如图14所示。 Arduino USB数据线的接口如图15所示。 图14Arduino USB数据线 图15Arduino USB数据线的接口类型 2.4认识Arduino IDE软件 Arduino IDE是一款用于Arduino开发板编程的开源软件，如图16所示。它可以完成Arduino开发板程序的编写、调试、编译和上传，从而实现Arduino开发板各种控制功能的开发。 图16Arduino IDE软件 3. 工作实施 3.1材料准备 Arduino开发平台搭建需要准备好Arduino Uno开发板、计算机、USB数据线等硬件设备和材料，如表11所示。 表11Arduino开发环境搭建硬件清单 序号元器件名称规格数量 1计算机PC或笔记本电脑1台 2开发板Arduino Uno1个 3数据线USB1条 3.2安全事项 （1） 作业前请检查是否穿戴好防护装备(护目镜、防静电手套等)。 （2） 检查电源及设备材料是否齐备、安全可靠。 （3） 作业时要注意摆放好设备材料，避免伤人或造成设备材料损伤。 3.3任务实施 1. 下载Arduino IDE软件 在浏览器地址栏中输入Arduino官网网址https://www.arduino.cc，在Arduino官网首页中选择SOFTWARE菜单项，进入Arduino IDE软件下载页面，如图17所示。单击“Windows免安装ZIP包”，下载Arduino IDE免安装ZIP包。 图17下载Arduino IDE免安装ZIP包 2. 安装及设置Arduino IDE编程环境 (1) 双击下载后的Arduino IDE免安装ZIP包(这里下载的是arduino1.7.10免安装ZIP包，使用WinRAR软件进行解压)，将Arduino IDE免安装ZIP包解压到本地磁盘(C:)，如图18所示。 图18解压Arduino IDE免安装ZIP包 (2) 解压完成后，打开文件目录“C:＼arduino1.7.10＼”，可以看见如图19所示目录。 图19解压完成后的Arduino目录 3. 配置Arduino驱动程序 (1) 用配备的USB数据线将Arduino Uno开发板和计算机的USB接口连接起来，如图110所示。 图110Arduino Uno开发板和计算机的连接 (2) 打开设备管理器，如图111所示，右击端口(COM和LPT)下的USB设备(若设备出现红叉,则表示没有安装驱动程序)，选择更新驱动程序，在弹出的“更新驱动程序软件”对话框中选择“浏览计算机以查找驱动程序软件”，进入下一步。 图111安装Arduino Uno开发板驱动程序 (3) 将查找驱动程序的位置指定到arduino安装目录下的驱动目录下，例如“C:＼arduino1.7.10＼drivers”，如图112所示。单击“下一步”按钮，等待计算机自动搜索并安装驱动。 图112指定搜索驱动程序软件的目录 (4) 驱动安装正确之后在设备管理器中会显示如图113所示内容，单击“关闭”按钮完成驱动程序软件的安装。 图113驱动程序软件安装成功 (5) 运行Arduino IDE软件。打开解压后的Arduino IDE的目录，双击“arduino.exe”，启动Arduino IDE软件（图114）。 图114启动Arduino IDE软件 4. 技术知识 4.1Arduino技术 对于普通人来说，传统的集成电路应用比较烦琐，一般需要具有一定电子知识基础，并懂得如何进行相关程序设计的工程师才能熟练使用。但是Arduino的出现让曾经只有专业人士才能使用的集成电路变为“平易近人”的电子设计工具，即使没有程序设计基础，也可以通过简单的学习掌握使用Arduino的方法。为了实现这一目标，Arduino从两方面进行了努力与改进。首先，在硬件方面，Arduino本身是一款非常容易使用的印制电路板。电路板上装有专用集成电路，并将集成电路的功能引脚引出，方便用户外接使用。同时，电路板还设计有USB接口，方便与计算机连接。其次，在软件方面，Arduino提供了专门的程序开发环境Arduino IDE。其界面设计简洁，对于没有接触过程序设计的爱好者们也可以轻松上手。 Arduino是一款不错的电子设计工具，它简单易用、开源、资料丰富，它不仅给专业人士提供了电子开发的便捷途径，更是普通人实现自己创意设计的开发平台。 4.2Arduino Uno开发板介绍 Arduino Uno开发板及其主要引脚如图115所示。 图115Arduino Uno开发板及其主要引脚  Power 引脚: 开发板可提供3.3V和5V电压输出，Vin引脚可用于从外部电源为开发板供电。  Analog In引脚: 模拟输入引脚，开发板可读取外部模拟信号，A0~A5为模拟输入引脚。  Digital 引脚: ArduinoUno R3拥有14个数字I/O引脚，其中6个可用于PWM(脉宽调制)输出。数字引脚用于读取逻辑值(0或1)，或者作为数字输出引脚来驱动外部模块。标有“~”的引脚可产生PWM。  TX和RX引脚: 标有TX(发送)和RX(接收)的两个引脚用于串口通信。其中，标有TX和RX的LED灯连接相应引脚，在串口通信时会以不同速度闪烁。  13引脚: 开发板标记第13引脚，连接板载LED灯，可通过控制13引脚来控制LED灯的亮灭。一般拿到开发板上电板载灯都会闪烁，可辅助检测开发板是否正常。 4.3Arduino IDE编程软件介绍 Arduino IDE是一款用于Arduino开发板的编程开发工具。在开发Arduino项目时，一般都会使用Arduino IDE。它支持目前所有主流的Arduino开发板，并且它有一个内置的库管理器，非常方便也容易使用。此外，Arduino IDE非常人性化，没有太多选项，用户不必担心它是如何工作的，只要关注开发过程即可。而编写Arduino代码，Arduino IDE编译它，并将编译后的代码上传到Arduino开发板中。Arduino IDE编程软件的主界面如图116所示，可以分为菜单栏、工具栏、代码编辑区、调试提示区等部分，其中工具栏中还有一个串口监视器，用于监视串口数据的传输。 图116Arduino IDE编程软件的主界面 Arduino IDE工具栏设置了5个常用的工具按钮，提供了快捷便利的执行功能，如图117所示。按照从左到右的顺序，按钮的功能依次是编译、上传、新建程序、打开程序、保存程序、串口监视器。 图117Arduino IDE主界面工具栏 各个工具按钮的功能如表12所示。 表12各个工具按钮的功能 按 钮 名 称功能 编译验证程序是否编写有错误，如果没有错误，则编译该项目 上传将程序上传到Arduino控制器上，就是所谓的烧录 新建程序新建一个项目，新建项目会打开一个新的IDE窗口 打开程序打开一个项目 保存程序保存当前IDE的项目 串口监视器IDE自带的一个串口监视程序，可以查看发送或接收的数据 5. 拓展任务 根据上述操作方式，在自己的计算机上完成Arduino IDE编程软件的安装和驱动配置（图11）。 6. 工作评价 6.1考核评价 考 核 内 容考 核 评 分 项目内容配分得分批注 工作 准备 (30%) 能够正确理解工作任务11的内容、范围及工作指令10 能够查阅和理解技术手册，确认Arduino Uno开发板技术标准及要求5 使用个人防护用品或衣着适当，能正确使用防护用品5 准备工作场地及器材，能够识别工作场地的安全隐患 5 确认设备及工具、量具，检查其是否安全及能否正常工作 5