使用Ardublock+Arduino S4A Sensor Board基礎實驗教學

1. Arduino S4A Sensor
Board基礎實驗
吳錫修
sswu@nkut.edu.tw
October 17, 2014
Dept. of Electronics Engineering

2. shape the future
Arduino IDE 1/4
 下載Arduino整合開發環境軟體壓縮檔
http://arduino.cc/en/Main/Software
2 南開科大電子工程系
 解壓至硬碟
 USB連接PC與Arduino開發板

3. shape the future
Arduino IDE 2/4
3 南開科大電子工程系
 安裝USB驅動程式

4. shape the future
Arduino IDE 3/4
 啟動Arduino IDE，確認Arduino開發板連接埠
4 南開科大電子工程系

5. shape the future
Arduino IDE 4/4
5 南開科大電子工程系
 切換中文介面
 File/Preferences
 重新開啟Arduino IDE

6. shape the future
外掛ArduBlock 1/6
 ArduBlock外掛軟體必須依附於Arduino IDE下運行
 Arduino是文本式程式設計環境，而ArduBlock是以圖形
化積木組合方式設計程式
 可在ArduBlock設計圖控程式，再上傳至Arduino IDE
 使程式設計視覺化，即使沒有Arduino程式語言基礎的
人也可以嘗試編寫Arduino控制程式
6 南開科大電子工程系

7. shape the future
外掛ArduBlock 2/6
7 南開科大電子工程系
 下載ArduBlock
 http://blog.ardublock.com/

8. shape the future
外掛ArduBlock 3/6
 將下載的ardublock-xxx.jar檔複製到Arduino IDE資料夾
之tools/ArduBlockTool/tool子目錄即可(必要時自行
建立子目錄)
8 南開科大電子工程系

9. shape the future
外掛ArduBlock 4/6
 由Arduino IDE之Tools功能表，執行ArduBlock
9 南開科大電子工程系

10. shape the future
外掛ArduBlock 5/6
10 南開科大電子工程系

11. shape the future
外掛ArduBlock 6/6
 Arduino IDE之語言設定必須選擇System Default，
ArduBlock才會切換為中文介面
11 南開科大電子工程系

12. shape the future
S4A Sensor Board 1/3
 四個RJ11接頭，可外接其他裝置(D2/D3, A3, A4, A5)
 ⼀個⼀公分⼤⼩的按鍵開關(D2)
12 南開科大電子工程系
 ⼀個蜂鳴器(D9)
 ⼀個麥克風( A2)
 兩顆LED 顯示,⼀顆為紅⾊(D10),⼀顆為綠⾊(D11)
 ⼀個滑桿可變電阻(10K),有效行程65mm (A0)
 ⼀個光感測元件(A1)
 預留⼀個藍芽孔位(UART)

13. shape the future
S4A Sensor Board 2/3
A4A3 A5 A4 A5 D2 D3
13 南開科大電子工程系
紅色LED D10
綠色LED D11
蜂鳴器D9
光敏電阻A1 開關D2
可變電阻A0
N/A
TX
RX
GND
3.3V
N/A
D12 D4 D8 D7 D6 D5
麥克風A2
外接電源

14. shape the future
S4A Sensor Board 3/3
14 南開科大電子工程系

15. shape the future
類比/數位訊號處理1/3
 類比訊號：連續變化的物理訊號，訊號的振幅、頻率或
相位可能隨時間變化
 數位訊號：只由高/低二種電位訊號所組成
15 南開科大電子工程系

16. shape the future
類比/數位訊號處理2/3
 Microcontrollers are digital devices – ON or OFF
 類比訊號必須經由A/D轉換處理
16 南開科大電子工程系

17. shape the future
類比/數位訊號處理3/3
 微處理器使用PWM(Pulse Width Modulation，脈波寬
度調變)技術來輸出類比訊號
 D3, D5, D6, D9, D10, D11支援PWM輸出
 PWM 被應用在許多地方，調光燈具、馬達調速等
17 南開科大電子工程系

18. shape the future
Arduino輸出控制
Digital OUTPUT
 HIGH or LOW
 PIN# -- 0 to 13
pinMode( 11, OUTPUT );
digitalWrite( 11, HIGH );
Analog OUTPUT
 0 to 255
 PIN# -- 3, 5, 6, 9, 10, 11
pinMode( 10, OUTPUT );
analogWrite ( 10, 128 );
18 南開科大電子工程系

19. shape the future
19 南開科大電子工程系
Lab 1
 實驗目的
 熟用數位輸出控制
 讓S4A Sensor board D11 LED每0.5秒閃爍
 參考檔案：led_do.adp

20. shape the future
led_do.adp
20 南開科大電子工程系

21. shape the future
21 南開科大電子工程系
Lab 2
 實驗目的
 熟用類比輸出控制
 讓S4A Sensor board D10 LED由最亮每0.1秒漸暗，之後循環
 參考檔案：led_ao.adp

22. shape the future
led_ao.adp
22 南開科大電子工程系

23. shape the future
Arduino輸入控制
Digital INPUT
 Range: ??
 PIN# -- 0 to 13
pinMode( 2, INPUT );
if ( digitalRead ( 2 ))
{
}
Analog INPUT
 Range: ??
 PIN# -- 0 to 5
pinMode( 0, OUTPUT );
i = analogRead ( 0 );
23 南開科大電子工程系

24. shape the future
24 南開科大電子工程系
Lab 3
 實驗目的
 熟用數位輸入控制
 按下S4A Sensor board D2開關時， D11 LED亮；放開D2開關時，
D11 LED不亮
 參考檔案：sw_led.adp

25. shape the future
sw_led.adp
25 南開科大電子工程系

26. shape the future
26 南開科大電子工程系
Lab 4
 實驗目的
 熟用類比輸入控制
 使用S4A Sensor board A0可變電阻調整D10 LED亮度
 S4A Sensor board A0可變電阻讀值介於0~1023
 參考檔案：vr_led.adp

27. shape the future
vr_led.adp
27 南開科大電子工程系

28. shape the future
光敏電阻
 光線照射時，CDS內原本處於穩定狀態的電子受到激發
成為自由電子。所以光線越強，產生的自由電子也就愈
多，電阻值就會變⼩
 註：受光時，S4A Sensor board A0光敏電阻讀值⼤
28 南開科大電子工程系

29. shape the future
29 南開科大電子工程系
Lab 5
 實驗目的
 熟用S4A Sensor board A0光敏電阻輸入控制
 類比輸入控制、數位輸出
 利用S4A Sensor board A0光敏電阻當作輸入裝置，當外界亮度
比設定值⼩時讓S4A Sensor board D11 LED亮，否則讓LED亮燈
號熄滅
 設定值⼤⼩須根據現場環境調整
 參考檔案：cds_led.adp

30. shape the future
cds_led.adp
30 南開科大電子工程系

31. shape the future
蜂鳴器
31 南開科大電子工程系
 簡單的聲音輸出裝置
 透過振動頻率控制，可輸出簡單的音階
音階Do Re Mi Fa So La Si
低音261 294 329 349 392 440 493
中音523 587 659 698 784 880 988
高音1046 1175 1318 1397 1568 1760 1976

32. shape the future
32 南開科大電子工程系
Lab 6
 實驗目的
 熟用S4A Sensor board D9蜂鳴器輸出控制
 數位輸入控制、數位輸出
 按⼀下S4A Sensor board D2按鍵讓D9蜂鳴器發出下課鐘聲
 參考檔案：buzzer_music.adp，buzzer_music.ino
Mi Do Rei So (低8)
So (低8) Rei Mi Do
Mi Rei Do So (低8)
So (低8) Rei Mi Do

33. shape the future
buzzer_music.adp
33 南開科大電子工程系

34. shape the future
buzzer_music.ino
34 南開科大電子工程系
int sound_pin = 9; // 蜂鳴器
void setup()
{
pinMode( 11 , OUTPUT);
}
void loop()
{
if (digitalRead( 2))
{
sound(659, 523, 587, 392);
sound(392, 587, 659, 523);
sound(659, 587, 523, 392);
sound(392, 587, 659, 523);
}
}
void sound (int n1, int n2, int n3, int n4)
{
// play a note on pin 9
tone(sound_pin, n1, 1000);
delay(1000);
tone(sound_pin, n2, 1000);
delay(1000);
tone(sound_pin, n3, 1000);
delay(1000);
tone(sound_pin, n4, 1000);
delay(1000);
noTone(sound_pin);
delay(1000);
}

35. shape the future
麥克風
35 南開科大電子工程系
 將聲波轉換為電子訊號
 動圈式麥克風（Dynamic Microphone）
當聲波進入麥克風，振膜受到聲波的壓力而產生振動，與振膜連
接在⼀起的線圈則開始在磁場中移動產生感應電流。
 電容式麥克風（Condenser Microphone）
當聲波進入麥克風，振動膜產生振動，因為基板是固定的，使得
振動膜和基板之間的距離會隨著振動而改變電容值
 聲音愈⼤讀值愈⼤

36. shape the future
36 南開科大電子工程系
Lab 7
 實驗目的
 熟用S4A Sensor board A2麥克風輸入控制
 類比輸入控制、數位輸出
 利用麥克風偵測拍手聲音，當聲音輸入值⼤於設定值時(狀態)讓
燈號亮，再拍⼀次則熄滅
 需要debounce機制

37. shape the future
mic_led.adp
37 南開科大電子工程系

38. shape the future
Arduino Language Reference
 http://arduino.cc/en/Reference/HomePage
38 南開科大電子工程系

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