帶小白入坑之arduino

帶新手入坑，很多新人入坑都不知道一些常用的東西怎麼實現，比如“控制220V的電器”，或者“驅動直流電機”，再比如“步進電機怎麼接線”等等，下面我就給大家講講這些東西的基本用法（撒花，撒花，撒花）。。。。

1.怎樣控制220V或者是其他大功率電器（反正就是arduino不能直接控制的）?

上圖只是其中一種方案，最關鍵的地方，就是名叫TLP3020這個元件了，這玩意兒叫光耦，是一種隔離元件，arduino引腳工作的電壓是5V輸出的電壓也只有幾十毫安，所以，功率超過這個限制的元器件或者用電器都是不能直接接在啊人對你哦的引腳上使用的，這時就需要藉助上圖的電路了。光耦用起來很簡單，雖然元件上有6 個腳，但是我們用4個就可以了，NC表示 Not Connect，不用連接，其他元件上標有”NC”的引腳都是這個意思。連接方式圖上已經很清楚了，A、K之間有足夠的電壓，B、E就會導通，就這麼簡單。光耦這東西其實和更常見的“繼電器”是差不多的，但是他在開和關之間的切換非常快（繼電器很慢），因此可以使用PWM信號驅動。如果只是一個一般電壓和功率的小東西，玩具馬達之類的，你到此就可以直接把他當開關用了。但是如果是更大的東西，比如圖上的白熾燈，就得完全按照圖上來，再來一個可控硅，就是紅框裏三隻腳的元件。一般要控制大東西都得靠他，然後看圖就可以了。如果需要了解更詳細的信息，就請問度娘“可控硅”。tips：可控硅就是拿來做電磁 gun的重要元件哦

2.怎樣驅動很多個舵機?

爲了照顧更白的小白，還是先從“怎樣驅動舵機”說起吧。

驅動舵機其實很簡單，一般的舵機，只有三根線（有的是四根，那麼多出來的那根應該是串口控制用的，這種舵機在高端機器人上能見到），我們現在只說三根線的這種，三根線的，也經常能看到兩種規格，主要區別是三根線的顏色不同，一種是白色，紅色，黑色，一種是橙色，褐色，黑色。除開顏色上的差別，在功能上其實沒有什麼差別，只是兩個巨頭公司無聊的把戲罷了（避免廣告嫌疑，就不點名了，反正就是島國的兩大航模設備廠商），三根線中，白色/橙色是信號線，黑色/褐色是GND，紅色是VCC。其實即便沒接觸過電子的靠猜也能猜個八九不離十吧，這些顏色都是根據人們的習慣來定義的。說道這裏，必須先說一下，什麼是PWM信號。這個應該數字電路最先就要接觸的東西了，我們知道數字信號就是隻有0和1的信號，但是，什麼叫“只有0和1的信號”？那就得先說說模擬信號和數字信號了。交流電大家知道吧，他的電壓不是固定的，而是隨時間變化的，具體的變化規則，就是那條晃眼睛的正弦曲線了，通常這種信號我們叫做“模擬信號”，什麼意思呢，就是他的每一個電壓值，都會影響到電路最後的輸出結果。以前的老顯像管電視也許大家都還熟悉，控制圖像顯示的掃描信號，就是模擬信號，如果我們把水平掃描信號變大10%（就是把電壓變高10%），圖像就會向右移動10%的距離，變大5%，圖像就移動5%。模擬信號就是這樣用的。想要了解更多，就問度娘吧。數字信號不一樣以5V電壓的TTL標準爲例，信號上的電壓雖然也是變化的，但是，只要這個變化的幅度不是非常大，對結果就沒啥影響，具體的，電壓在0到3.4V，被識別爲低電平，或者“0”（實際上也有表示爲“1”的設計），電壓在3.4到5V，被識別爲高電平，或者“1”（當然，也可以表示“0”），tips：cpu裏面就是括號裏那種比反人類的設計，但是這種設計卻更科學。這樣，電壓不斷的上下變化，就得到了一串0，1，再根據相應的編碼規則，信息就這樣被傳遞了。opps，跑偏了。數字信號話說完了，再來說PWM，芯片內部的計算都是靠數字信號來完成的，但是我們有時候又需要一個模擬信號，怎麼辦呢？PWM誕生了，它的中文名叫“脈衝寬度調製”，就是忽高忽低的一串數字信號。也許大家還記得，家裏的交流電，剛剛說了，其實他的電壓是不斷變化的，但是爲什麼又說220V交流電？擦，明明是變化的，220哪來的。這個嘛……算了，積分什麼的就不扯了，這個交流電在純歐姆電路（只有電阻）中的電功率和220V的直流電在同樣的電路中是一樣的，所以，這個交流電就是220V的。這個就是非常科學的定義！但是，大家注意到沒有，這跟交流電的波形是沒有關係的！就是說我不管你這個電信號在變化的過程中怎麼變，我們只看你的電功率來確定你的電壓！所以說，只用5v和0v的電壓，也可以利用這個原理來模擬出0v到5v之間的電壓來！這就是PWM信號常被用來模擬模擬信號的原理（當然要想效果好再加個電容，扯遠了，自己問度娘去）。當然有的地方也並不是用PWM來模擬另一個電壓，比如說HR-04超聲波模塊，它要傳達出的實際上是高電平的持續時間。扯遠了扯遠了，扯回來。標準舵機的驅動信號就是PWM信號，前面不是說了嘛，PWM是忽高忽低的，那麼，高多長時間，低多長時間就值得考慮了。一般爲了便於計算，兩個高低信號加起來的時間是一定的，這就是這個PWM信號的“週期”，而高電平持續的時間佔週期中的比例，叫“佔空比”，而pwm模擬出來的模擬信號的電壓，就是高電平電壓x佔空比（又扯出去了，根舵機沒關係）。舵機的信號週期是20ms，高電平的持續時間是1～2ms，佔空比爲5%～10%，分別對應搖臂的0～180度。
嗯，原理說完了，一個字：其實在arduino上用舵機只需要使用servo庫就可以了。就像上圖那樣連接即可。但是問題來了，我要驅動20個舵機怎麼辦？
正文開始，先來一個圖
8個，20個也一樣啦，很明了吧，前面都說了，控制舵機的實際上就只有信號線那一根線而已，所以，把這根線接arduino就ok了，剩下的電源線全部並聯，接在輸出足夠，電壓合適的電源上。但是，注意，如果你的arduino也是用的和舵機使用的同一個電源，沒有問題，但是如果你的舵機使用一個大功率電池，arduino卻使用usb供電或者其他的小功率電壓（就是使用了兩個獨立電源），那麼你還需要一根線，把這兩個電源的GND連在一起。更詳細的信息，請問度娘“共地”，下一樓討論怎樣有效控制很多個舵機

3.怎樣驅動數碼管?

一般很多小白一看到有很多引腳的器件就頭暈，不知道哪接哪，數碼管雖然有很多引腳，但是接線卻很簡單，實際上，數碼管就是8個led燈而已，如上圖，我們可以看到，有一條5V的引腳，說明他的結構是把這8個led燈的正極聯到一起，負極分別引出來，我們把這種結構的數碼管叫“共陽極”，就是說他們的正極是連在一起的，當然，也可以反過來，把負極全部連一起，正極分別引出來，就是“共陰極”數碼管。到這裏，大家應該知道了，以共陽極爲例，這個共極應該接5V，其餘的7個腳，接arduino，如果某個腳接的是高電平，那麼對應的這個led兩邊都是5V，沒有電壓差，就不會亮，如果是低電平，就有5V的電壓，就亮了。而哪些亮，哪些滅，就能夠構成一個圖案了。共陰極的高低電壓則剛好反過來。或許有人要問了，有了共陽極，幹嘛還要共陰極？這個就不是廠商的無聊遊戲了。電流是從正極流向負極的，這個大家應該都知道，對於共陽極數碼管來說，電流就只能從共極流進來，而led的亮度是跟電流有關的，電流越大，越亮，而並聯會使每一條支路上的電流減小，共極進來的總電流基本不變，所以，如果用這個電流點亮兩個led時就比較亮，把8個全部點亮，led就變暗了。根據這個原理，大家可以分析一下，共陰極數碼管是沒有這個缺點的

4.怎樣驅動lcd1602?

lcd1602,應該算是比較高級一點的東西了，但是用的地方的卻很多

上圖是最普通的那類應用，接線有兩種接法，主要是數據口的不同，分爲8線和4線，對於這種引腳消耗大戶來說，很多人都會選擇4線接法吧，按圖索驥即可。接上了線，用起來也就簡單了，因爲官方提供有庫，我要補充的是，這種方塊的lcd，不止有1602哦，16表示每行可以顯示16個字符，02表示可以顯示2行，除了1602，還有2004，2008等等，更重要的一點，他們使用同樣的庫就可以了，而且價格只貴了一點點如果覺得佔用太多的引腳，還有一種加上了iic模塊的升級版，最多隻佔用2個引腳