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Arduino 技術文件與教學

用 Arduino 控制 LED 閃爍與按鈕互動(入門實作教學)

為什麼從 LED 開始學 Arduino?Arduino 是最受歡迎的開源開發板之一,而 LED 閃爍與按鈕互動的練習,是每個新手進入嵌入式開發的第一步。不但簡單、成功率高,還能快速建立成就感。

你會用到的材料

實作一:讓 LED 閃爍

接線圖:LED 長腳接 Arduino 的 pin 13,短腳接電阻,再接 GND

void setup() {
pinMode(13, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(13, HIGH); // 開燈
delay(500); // 等 0.5 秒
digitalWrite(13, LOW); // 關燈
delay(500); // 等 0.5 秒
}

提示:LED 沒亮?檢查方向、接地是否正確。

實作二:按下按鈕才亮燈

接線圖:按鈕一腳接 pin 2,一腳接 GND(可加上 pull-up 電阻或用內建功能)

void setup() {
pinMode(2, INPUT_PULLUP);
pinMode(13, OUTPUT);
}
void loop() {
if (digitalRead(2) == LOW) {
digitalWrite(13, HIGH); // 按下時亮燈
} else {
digitalWrite(13, LOW); // 放開時關燈
}
}

推薦給初學者的感測器套件組

如果你學會 LED 控制,下一步可以挑戰更多感測器,推薦:
• 超音波模組(HC-SR04)
• 溫溼度模組(DHT11)
• 人體紅外線模組(PIR)

從點亮一盞燈開始,開啟你的物聯網學習之旅!

這篇教學讓你成功從零控制 LED,搭配按鈕互動更是學會感測器邏輯的起點。如果你對 Arduino 有更多興趣,歡迎持續關注我們的教學專欄。

Arduino 連接示意圖

Arduino Uno 可以做什麼?6大應用 快速上手

想學習電子開發或物聯網應用?從 Arduino Uno 開始是最佳選擇!這篇文章帶你了解它能做什麼、適合誰用,以及怎麼實作簡單又實用的專案。

什麼是 Arduino Uno?

Arduino Uno 是一款基於 ATmega328P 微控制器的開源開發板。它擁有 14 個數位輸入/輸出腳位(其中 6 個可作 PWM 輸出),6 個類比輸入,以及 USB 供電和通訊接口。
它被廣泛應用於學術、創客、工程設計與 IoT 原型開發,是初學者與專業人員都愛用的基礎工具。

Arduino Uno 可以做什麼?

以下是幾個熱門應用範例,不僅容易實作,也非常適合學習與展示:

自動化控制系統

用 Arduino Uno 控制繼電器模組,可製作自動開關燈、風扇、插座等裝置,實現居家自動化控制。

簡易智慧家居專案

結合紅外線接收器、感測器與控制模組,你可以打造紅外線遙控燈光、光感應燈、自動窗簾等智慧裝置。

機器人與自走車

Arduino Uno 可與馬達驅動板(L298N)搭配使用,製作避障小車、循跡機器人、語音控制小車等多種互動機器人。

環境監測系統

透過 DHT11、MQ-2 等感測器,你可以製作溫濕度監測器、空氣品質偵測器,並可延伸至 IoT 應用。

 LED 燈光與互動裝置

用 LED、蜂鳴器與紅外線感測器創造互動燈箱、感應燈光、音樂裝置,適合創意設計與展覽用途。

STEM 教育與課堂專題

許多學校利用 Arduino Uno 教授程式設計與基礎電學,學生可以藉此完成專題製作或創意競賽。

為什麼選擇 Arduino Uno?

  • 入門簡單:眾多教學資源與範例專案,新手也能快速學會。
  • 擴充模組多:可連接藍牙、Wi-Fi、感測器等模組,功能彈性大。
  • 全球社群活躍:找不到解法?社群論壇一定有人遇過,資源超豐富。
  • 開放原始碼:硬體、軟體都可自由修改與擴充,支援創新應用。

Arduino Uno 是創客入門的最佳拍檔

無論你是學生、創客、工程師,還是只是想做出一個自動澆水器或會唱歌的燈箱,Arduino Uno 都能提供你穩定又靈活的平台。
它的價位親民、功能強大,是進入電子開發與物聯網世界的最佳選擇。

arduino 連接示意圖

介紹 Arduino Alvik 機器人與 Arduino IDE 的安裝

Arduino Alvik 是一款由 Arduino 及其合作夥伴開發的開源機器人平台,旨在讓使用者學習和實踐機器人技術,並提供廣泛的硬體和軟體支援。這款機器人設計簡單、易於擴展,完美結合了 Arduino 開源硬體的優勢,適合各種年齡層的學習者,從入門到進階者都能使用它來進行各種有趣的專案。 Alvik 機器人的設計專注於靈活性和可擴展性,使用者可以根據自己的需求選擇不同的感測器、馬達和其他外部設備進行定制,創造不同的功能和應用場景。這使得它不僅適合機器人愛好者,也適合教育領域中的 STEM 教學。

主要特點:

1. 開源平台:Arduino Alvik 是一個完全開源的機器人平台,這意味著用戶可以查看並修改其硬體設計和軟體代碼。這使得它成為學習機器人技術和編程的理想工具。

2. 兼容 Arduino 生態系統:這款機器人與 Arduino 開發板和其他 Arduino 擴展模組兼容,用戶可以輕鬆擴展硬體來加入更多功能,如感測器、顯示器和無線通信模組等。

3. 可編程性:Arduino Alvik 支援基於 Arduino IDE 的編程環境,用戶可以使用 C/C++ 編程語言來設計機器人的行為和功能。

4. 簡單的硬體設計:Alvik 機器人的設計簡單,易於組裝和維護,即使是沒有硬體設計經驗的使用者也能輕鬆上手。

5. 多樣化的應用場景:從簡單的機器人行走到複雜的自動導航,Arduino Alvik 提供了豐富的擴展性,讓使用者可以構建各種應用,例如循跡機器人、聲音識別、避障系統等。

 

要在 Arduino Alvik 機器人上安裝程式碼,您可以使用 Arduino Lab for MicroPython 或 Arduino IDE。以下是兩種方法的詳細步驟:

方法一:使用 Arduino Lab for MicroPython
1. 下載並安裝 Arduino Lab for MicroPython:
• 前往 Arduino Lab for MicroPython 頁面,下載適用於您作業系統的版本。
• 安裝完成後,啟動該應用程式。
2. 連接 Alvik 機器人:
• 使用 USB-C 線纜將 Alvik 機器人連接到電腦。確保機器人處於關閉狀態,這樣電腦才能正確識別設備。
3. 設定工作目錄:
• 在 Arduino Lab for MicroPython 中,建立一個新的資料夾(例如 “Alvik”),並將其設為工作目錄。
4. 建立並上傳程式碼:
• 在工作目錄中,建立一個新的 Python 檔案(例如 “obstacle_avoider.py”)。
• 編寫或貼上您希望運行的程式碼。
• 保存檔案後,點擊「上傳」按鈕,將程式碼上傳至 Alvik 機器人。

方法二:使用 Arduino IDE
1. 安裝 Arduino IDE:
• 從 Arduino 官方網站 下載並安裝最新版本的 Arduino IDE。
2. 安裝 Alvik 所需的程式庫:
• 啟動 Arduino IDE,前往「工具」>「開發板」>「開發板管理員」。
• 在搜尋欄中輸入「Nano ESP32」,找到並安裝「Arduino Nano ESP32」開發板套件。
• 接著,前往「程式庫管理員」,搜尋「Alvik」,找到並安裝最新版本的 Alvik 程式庫。
3. 連接 Alvik 機器人:
• 使用 USB-C 線纜將 Alvik 機器人連接到電腦。確保機器人處於關閉狀態,以便電腦正確識別設備。
4. 選擇開發板和連接埠:
• 在 Arduino IDE 中,前往「工具」>「開發板」,選擇「Arduino Nano ESP32」。
• 然後,前往「工具」>「連接埠」,選擇對應的連接埠(例如 COM3 或 /dev/ttyUSB0)。
5. 開啟範例程式碼並上傳:
• 前往「檔案」>「範例」>「Arduino_Alvik」,選擇一個範例(例如「Drive」)。
• 點擊「上傳」按鈕,將程式碼上傳至 Alvik 機器人。

注意事項:

• 確保您的電腦已安裝必要的驅動程式,以正確識別 Alvik 機器人。
• 在使用 Arduino IDE 時,若遇到連接問題,請確認機器人處於關閉狀態,然後重新連接。
• 更多詳細資訊和教學,請參考 Arduino Alvik 使用手冊

透過上述步驟,您即可成功在 Arduino Alvik 機器人上安裝並運行程式碼。

原廠義大利製 Arduino Alvik 多功能機器人汽車

Arduino IDE 的下載與安裝

步驟1:在瀏覽器輸入網址:https://www.arduino.cc/en/Main/Software

如圖所示,根據自己的使用環境選擇相應的軟體進行下載。

步驟2:這里下載的是1.8.5版本。所以需要點擊【軟體的老版本】跳轉如下圖所示的界面。滑鼠往下滑即可看到如下圖所示的版本選擇界面

步驟3:選擇下載Windows版本

步驟4:點擊下載,待其下載完成後,會獲得一個壓縮包或是.exe文件

步驟5:如果是一個壓縮包需要將壓縮包進行解壓

步驟6:解壓之後,將獲得一個文件夾,如下圖所示:

雙擊文件夾中的arduino.exe就可以打開Arduino IDE編程軟體了。

步驟7:如果得到的是一個.exe文件,則需要雙擊該.exe文件進行安裝,雙擊之後可以看到如下圖所示的界面,點擊(I Agree)

步驟8:點擊【Next】

步驟9:選擇默認路徑無需修改,點擊【Install】開始安裝

步驟10:待進度條滾動完成,進度條完成之後,點擊【Close】即可

步驟11:最後,就可以看電腦桌面上看到Arduino IDE的快捷方式,點擊這個快捷方式就可以打開Arduino IDE 編程界面了

Arduino 與 Raspberry pi 的區別 該怎麼選擇?

Arduino 開發板 Raspberry Pi 開發板是兩種非常受歡迎的開發平台,廣泛應用於電子和嵌入式系統領域。雖然它們有許多共同之處,如開放源碼和廣泛的社群支持,但它們之間在功能、用途和硬體結構上有著顯著的區別。

1. 硬體架構

• Arduino
Arduino 是基於微控制器(如 ATmega328)的開發板。微控制器是一個單一的處理單元,具備處理基本運算和控制輸入輸出的能力。
• 它的處理能力相對較弱,適用於簡單的任務,如控制LED燈、感測器數據收集、電機驅動等。
• 記憶體較小,通常只有幾KB的 RAM 和 Flash 存儲空間。
Raspberry Pi
Raspberry Pi 是一個基於 ARM 處理器的單板電腦,具有更強的處理能力。
• 它具備完整的作業系統支援(通常是 Raspbian 系統),並且能夠運行複雜的應用程式和網頁服務。
• 記憶體一般為 1GB 或更多,存儲空間為 microSD 卡,這使得它能夠支持較為複雜的處理和多任務處理。

2. 運行環境與操作系統

Arduino
Arduino 不運行完整的作業系統。開發者通常寫 C/C++ 程式碼,並將其直接燒錄到微控制器上。
• 適合單一任務或簡單控制系統,不會處理複雜的多任務和多線程操作。
Raspberry Pi
Raspberry Pi 運行完整的 Linux 作業系統(如 Raspbian),支持多線程和多任務運行。
• 可以像普通電腦一樣運行應用程式、瀏覽網頁、播放多媒體、連接網絡等,並且能夠進行更高級的開發。

3. 輸入輸出接口

Arduino
• Arduino 擁有多個數字和類比輸入/輸出接口,適合處理感測器、馬達等低級別硬體交互。
• 它的輸出端口適合簡單的硬體控制,如點亮LED、控制小型馬達等。
Raspberry Pi
• Raspberry Pi 提供較多的通訊接口(如 USB、HDMI、網路端口、GPIO 等),並且可以連接更多外部設備。
• Raspberry Pi 的 GPIO 接口也支持數位和類比輸入輸出,但需要額外的模組來支持類比信號。

4. 用途

Arduino
• 由於其簡單的硬體架構和開發環境,Arduino 更適合用於小型、低功耗的嵌入式應用,尤其是在機器人、感測器數據收集和控制等領域。
• 適合初學者進行簡單的硬體編程。
Raspberry Pi
• 由於其強大的處理能力和作業系統支持,Raspberry Pi 更適合用於需要大量計算或處理複雜任務的應用,如物聯網、媒體中心、個人伺服器或教育用途。
• 也適合進行較為複雜的軟體開發、網頁伺服器搭建、桌面應用開發等。

5. 學習曲線

Arduino
• 由於硬體架構較為簡單,Arduino 的學習曲線相對較淺,適合入門者和初學者。開發過程中可以專注於基礎的電子學和編程知識。
Raspberry Pi
• Raspberry Pi 提供更多功能和選項,學習曲線相對較陡。開發者需要學習如何使用 Linux 作業系統、編寫較為複雜的程式,以及如何處理硬體和軟體的交互。

6. 能效與成本

Arduino
• Arduino 消耗的電力非常低,適合長時間運行的嵌入式應用。
• 價格相對較便宜,是一些簡單專案和 DIY 愛好者的首選。
Raspberry Pi
• Raspberry Pi 雖然比 Arduino 消耗更多的電力,但仍相對節能,並且提供更多功能。
• 相比之下,Raspberry Pi 的價格較高,但對於那些需要高性能計算和更多外部接口的應用來說,性價比仍然很高。

總而言之,Arduino 適合於簡單的硬體控制和嵌入式應用,特別是在對低功耗、低成本的需求下;而 Raspberry Pi 則適合需要高處理能力和完整作業系統支援的應用,特別是在需要進行較為複雜的軟體開發和多任務處理的場合。選擇哪一個開發板,取決於您的專案需求和對開發環境的熟悉程度。

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