第一篇：ARDUINO教學設計

基于arduino的信息的編程加工教學設計

一、概述

本節(jié)課選自《信息技術基礎》（教育科學出版社）第三章第二節(jié)：信息的編程加工，一課時。學生在第二章學習了獲取信息的一般過程以及因特網信息獲取之后，順理成章的進入了第三章信息加工，第三章第一節(jié)講述了信息加工的一般過程，本節(jié)將承接上一節(jié)提出的信息加工三種類型中的自動化編程加工，通過對編程過程的體驗，讓學生了解編程加工的內在機制及計算機編程解決問題的方法和步驟。讓學生對計算機編程產生興趣。而且第三章第三節(jié)內容為智能化信息加工，本節(jié)創(chuàng)設的arduino環(huán)境可以繼續(xù)讓學生體驗簡單的傳感器及機器人應用。

二、教學目標分析 1.知識與技能

（1）了解arduino的編程環(huán)境。

（2）初識c程序代碼。

（3）了解循環(huán)語句的含義及執(zhí)行過程。2.過程與方法

（1）體驗編程解決實際問題的一般過程。

（2）認識算法的重要性。3.情感態(tài)度與價值觀

（1）感受利用計算機解決問題的獨特魅力；（2）初識編程，讓學生體會到“計算機編程，我也行”的感覺，培養(yǎng)學生的學習興趣和進一步學習編程加工的信心。

三、教學重點及難點 1.教學重點

（1）體驗計算機編程加工的一般過程；

（2）理解算法的重要作用。2.教學難點

（1）理解用算法描述實際問題在計算機中的解決方案；

（2）理解人的設計在計算機工作中發(fā)揮的作用。

四、學情分析

本節(jié)課處于必修模塊《信息技術基礎》的第三章，按我校的教學情況屬于高一上學期的內容，教學對象為高一學生。他們雖然在初中階段學習了信息技術，具備了一定的計算機操作基礎，能進行word文字處理、powerpoint演示文稿的制作，excel電子表格軟件的操作，也具備了一定的網絡知識，但是對大多數(shù)學生來說本節(jié)課是他們第一次面對計算機程序的編寫。學生對編程加工是充滿了神秘感和期待的，所以本節(jié)課我用和現(xiàn)實生活比較接近的案例激發(fā)學生的學習興趣，通過分析代碼引導學生進行思考，了解計算機工作機制，培養(yǎng)學生學習興趣，為選修模塊《算法與程序設計》作鋪墊。

五、教學策略選擇與設計

本節(jié)課采用建構主義教學模式下的拋錨式教學方法。以生活中的霓虹燈視頻導入，提出問題：霓虹燈是怎么實現(xiàn)的，可以用人工方式控制么？引出主題：編程序控制led的亮滅，讓學生帶著問題開始本課的學習。通過分析代碼的功能，修改關鍵的for?next代碼形成不同的led亮滅式樣等活動，是學生體驗編程解決實際問題的全過程，在體驗的基礎上，構建自己的知識體系，了解計算機編程解決問題的遠離，理解算法的重要作用，領會計算機解決問題的獨特魅力。部分學有余力的學生可以對本程序進一步修改，形成復雜的led動畫。

六、教學資源與工具設計（1）多媒體教學網絡教室，arduino開發(fā)板以及相應的電路（arduino開發(fā)板與計算機的連接事先設置好，相應的led電路連好），網絡教室軟件。

（2）源程序代碼文本文件。

（3）霓虹燈視頻、2009年國慶天安門廣場光立方視頻、arduino控制的光立方視頻。

七、教學過程 1.導入課題

展示霓虹燈視頻、2009年國慶天安門廣場光立方視頻、arduino控制的光立方視頻。提出問題：視頻里的霓虹燈、led光立方是怎么進行控制形成復雜的圖案的？使用計算機編寫程序進行控制，導入課題：“光與暗的魅力——信息的編

程加工”。2.自主學習

（1）教師示范利用arduino編程控制led的過程，講解注意事項，初識c語言，講解使led逐個亮起的for循環(huán)語句，簡單告訴學生通過upload按鈕將程序傳到arduino開發(fā)板，指出注意事項。

（2）學生自主完成任務1：修改部分代碼，觀察led的亮滅變化，總結語句功能。

（3）教師分析代碼功能，幫助學生理解代碼；教師展示將for循環(huán)的初始值和終止條件改變讓大家觀察結果，進一步幫助學生理解代碼。

（4）學生自主完成任務2：在同一程序段中加入另外一段程序形成另外的led亮滅效果，進一步體驗編程加工的魅力。3.合作探究

提出問題：大家還能想出基于6個led的其他動畫樣式么？想一想，做一做。4.拓展提升

演示多樣化的led動畫。5.總結反思

（1）計算機編程加工的獨特魅力。

（2）計算機編程解決問題的一般步驟。

（3）算法的概念及其重要作用。

八、教學評價

本課教學旨在培養(yǎng)學生對編程加工的興趣，了解編程加工的一般過程和算法的相關知識，并不是專門介紹編程的《算法與程序設計》選修模塊，評價學生學習成果主要看學生是否能修改好程序并運行，口頭評價為主。

九、教學反思

本節(jié)課采用建構主義模式的拋錨式方法組織教學，讓學生通過實際體驗主動形成自己的知識結構。教學以學生體驗計算機編程解決問題的過程和理解算法的重要性為主，應讓學生明白程序設計語言僅是工具，因此不過分強調編程環(huán)境的使用，利用提前準備好的程序代碼等資料作為學生的學習支架，可以更好的突出重點，同時也鍛煉學生自主學習的能力，激發(fā)學生進一步學習程序設計的熱情。篇二：arduino教案 創(chuàng)意led 創(chuàng)意led 附錄：

1.基礎任務：

（1）手勢從左到右，點亮 led（2）手勢從左到右，led點亮；手勢從右到左led熄滅： 2.提高任務（優(yōu)化程序，解決同時檢測到手時led閃爍現(xiàn)象）： 篇三：《基于arduino的二進制編碼體驗》 教學設計

《基于arduino的二進制編碼體驗》 教學設計

作者：萬春彬

來源：《中國信息技術教育》2014年第15期

● 教學內容分析

二進制的概念對于中學生來說還是比較難掌握的一個知識點，以前我在該模塊的教學中主要采取的是理論講解法，學生會覺得比較枯燥，難以理解。此前，我剛給高二年級的學生開過一期《arduino趣味編程與電子制作》校本選修課，所以在高一《信息技術基礎》課程該模塊的教學設計上，自然而然地想到了將二者在某些內容上進行結合，用生動有趣的實驗輔助教學以提高教學效率。

本節(jié)課選取《信息技術基礎》（浙江教育出版社）第一章第二節(jié)《信息的編碼》的部分內容，同時整合了第三章第四節(jié)《信息編程加工》中的部分內容。本節(jié)創(chuàng)設的arduino環(huán)境可以幫助學生掌握二進制編碼的概念，將二進制計數(shù)器變?yōu)楝F(xiàn)實，同時使其對計算機編程產生興趣。

● 學情分析

按學校的教學安排，教學對象為高一學生。他們經過初中信息技術課程的學習，掌握了計算機的基礎操作，具備了一定的網絡知識。但是對大多數(shù)學生來說，這是他們第一次編寫計算機程序。學生對編程加工往往充滿了期待，但是面對由數(shù)字、符號組成的程序，他們又有畏難情緒，還可能覺得枯燥。所以本節(jié)課我用看得見、摸得著的軟硬件相結合的實驗任務，通過分析代碼引導學生進行思考，了解計算機的工作機制，培養(yǎng)學生的學習興趣。

● 教學目標

知識與技能目標：了解arduino的編程環(huán)境，初識c程序代碼；了解二進制編碼的概念和二進制計數(shù)系統(tǒng)的特點。

過程與方法目標：體驗二進制編碼的一般過程；引領學習與自主學習相結合。

情感態(tài)度與價值觀目標：通過信息的二進制編碼與二進制計數(shù)的學習講解，進一步學習計算機原理，不斷探究新知，了解科技新領域；培養(yǎng)自主探索、協(xié)作研究的精神，鼓勵善于發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并分析、解決問題；初識編程，感受利用計算機解決問題的獨特魅力，培養(yǎng)學習興趣。

● 教學重點及難點

教學重點：體驗二進制編碼的一般過程；理解二進制計數(shù)的方法。

教學難點：理解二進制計數(shù)的方法。

● 教學資源與工具 多媒體教學網絡教室，arduino開發(fā)板以及相應的電路元器件；部分源程序代碼文件；arduino控制的光立方展示作品。

● 教學過程

1.創(chuàng)設情境，導入課題

教師首先將在高二校本選修課《arduino趣味編程及電子制作》課上制作過的一個4×4×4矩陣led光立方作品展示給學生，他們一下子就被這個炫彩的光立方吸引了，激發(fā)了進一步學習的興趣。教師順勢提出本課問題：這個光立方是被誰控制的呢？它是怎樣形成復雜的圖案的？大家想不想做出自己的炫彩矩陣效果燈呢？教師發(fā)出邀請：那就讓我們一起從arduino控制led小燈開始吧。

導入課題：揭開光立方的秘密——基于arduino的二進制信息編碼體驗。2.arduino控制led小燈初體驗 本體驗任務的目標是讓學生了解并掌握利用arduino編程控制led燈的過程（如下頁表 1），各項難度指標都屬于入門級，一般學生都可以完成。

教師首先講解使用到的硬件及其連接方法，然后示范利用arduino編程控制led燈的過程，說明注意事項。在互動體驗學習環(huán)節(jié)中，教師和學生一起連接好電路，一起解讀相應的代碼，并告訴學生打開或關閉led燈的命令。學生可以自行修改代碼，選擇打開或者關閉，然后編譯代碼并上傳到arduino開發(fā)板，就可以讓程序控制小燈了，同時提示學生觀察結果。教師巧妙設計、分解任務單，從小的、簡單的任務開始，顯性任務雖然只是簡單地記錄了小燈的狀態(tài)，但卻為編碼概念的提出作了鋪墊。圖1為連接電路圖及主要程序代碼。3.自主學習：控制兩個led燈

教師拋出問題：用一個led燈能實現(xiàn)光立方嗎？這個問題的答案顯然是否定的。教師繼續(xù)拋出問題：那要不要再增加一個led燈，并實現(xiàn)對兩個led燈的控制（如表2）？教師分發(fā)新的任務單和實驗材料，一個電阻、一個led燈以及連接用的導線。圖2為連接電路圖及主要程序代碼。學生在任務一的硬件電路基礎上，增加兩個新的元器件的難度系數(shù)也是適中的，最終輕松地完成了電路的調整。教師讓學生自主學習修改任務一中的程序，使兩個led燈亮或者滅，并記錄自己的兩個led燈的狀態(tài)。

教師通過電子教室回收并展示學生的任務單。有的學生用中文亮、滅描述，有的學生用英文on、off描述，有的用數(shù)字1、0描述，這些正是教師預設想要的結果，為講解編碼的概念埋下了伏筆。

教師指出學生的描述都是正確的，對狀態(tài)用不同的形式進行記錄的過程就是編碼的過程。教師引出本節(jié)課的一個重要概念：從一種形式或格式轉換為另一種形式就是編碼。編碼就是用預先規(guī)定的方法將文字、數(shù)字或其他對象編成數(shù)碼，或將信息、數(shù)據(jù)轉換成規(guī)定的電脈沖信號。

雖然每個人對于每個燈的狀態(tài)的描述用到了不同的語言或形式，但每個人都是只有兩種情況，這和二進制只有兩個基本數(shù)字是一致的，所以學生進行的編碼過程也可以稱為是二進制形式的編碼。

數(shù)字化編碼，為了統(tǒng)一編碼結果的形式，方便交流，對于每一個led燈，滅的狀態(tài)用數(shù)字0表示，亮的狀態(tài)用1表示。請學生修改自己的任務單，把結果數(shù)字化表示。引出本節(jié)課的第二個重要概念：用數(shù)字0和1表示的編碼就是二進制編碼。同時指出，數(shù)字系統(tǒng)中常用的編碼有兩類，一類是二進制編碼，另一類是十進制編碼。再次回收數(shù)字化后的編碼結果，并和學生一起進行結果的匯總，將數(shù)字化后的編碼寫在黑板上，最后發(fā)現(xiàn)只有4個不同的記錄。拋出問題：控制兩個led燈，還有沒有其他的不同狀態(tài)？經過大家的討論和驗證，得出了一致的結論，兩個led燈的亮滅狀態(tài)一共有4種：00、01、10、11。

4.輕松升級：控制三個led燈

看似簡單而重復的任務升級，但是其作用和意義都是巨大的。教師設計這一系列任務的過程中，始終堅持循序漸進，逐步深入，最終達到其義自見的目標（如表3）。

至此，學生們已經從現(xiàn)象中很好地掌握了二進制編碼的意義與具體實現(xiàn)方式。本節(jié)課另外一個重要的教學內容是二進制計數(shù)。之前發(fā)給學生的任務二、三表格的最后都預留了一個空列。此時，可以讓學生一起在最后一列的表頭寫上計數(shù)，然后請他們將前面的編碼狀態(tài)進行計數(shù)的編號。

例如，在任務二中，依次將“00，01，10，11”這4個狀態(tài)的計數(shù)值填寫為0、1、2、3，并簡單解析十進制計數(shù)值的增長與對應的二進制編碼增長的對應關系。任務三的計數(shù)要復雜一些，教師作為課程的設計者，在這個環(huán)節(jié)要有意識地引領學生進行思考，并對學生的操作及時做出指導，幫助學生更快地建立起正確的概念。5.合作探究：制作簡單的led燈二進制計數(shù)器

學生之前完成的任務顯示的是固定的某一種狀態(tài)，也可以說顯示的是某個十進制數(shù)的二進制形式，如果要改變成用二進制形式來顯示，必須修改源程序。提出本節(jié)的一個提高任務：依次顯示所有的3位二進制數(shù)。實現(xiàn)一個簡單的二進制計數(shù)器的功能。

本課采用簡單的延時處理，實現(xiàn)不同狀態(tài)的顯示，避免涉及更多的c語言知識，如循環(huán)語句、數(shù)組等。學生實現(xiàn)這個任務只要用順序結構，在顯示出某個二進制編碼狀態(tài)后，用 dalay(1000)命令延時1秒，然后再顯示下一個編碼狀態(tài)，重復這樣的過程即可。程序上沒有新增難度，但是實現(xiàn)的效果完全不一樣，學生可以看到跳動的led燈，對他們來說又是一個很大的驚喜，同時對于二進制計數(shù)、二進制加法的理解有很大的幫助。

這個環(huán)節(jié)，我看到學生的led燈的跳動方式對應的二進制計數(shù)有從小到大，也有從大到小，也有些小組的結果是亂序的。所以這個環(huán)節(jié)，需要留出足夠的時間，讓學生多觀察、多修改自己的代碼，同時仔細觀察led燈跳動之間的關系，充分理解二進制計數(shù)的概念。6.小組討論：光立方簡單嗎

學生在完成三個任務后，自然會思考：光立方該怎么實現(xiàn)呢？該不會就這么簡單吧？確實沒有這么簡單。經過小組討論，得出制作光立方可能會存在困難的結論。因為arduino的接口是有限的，那么可以連接的led燈數(shù)量也就受到了限制，所以需要用到其他輔助芯片來擴展接口，并在程序的代碼實現(xiàn)上要采取更高效、更便捷的方式。這就需要繼續(xù)學習其他的課程內容，以激發(fā)學生繼續(xù)深入學習的熱情。

● 教學反思

本節(jié)課采用任務驅動教學法，教師要多從學生的角度出發(fā)，堅持以學生為本，以學生為主體，換位思考，多反問自己，精心設計任務，循序漸進，對于每一個任務的難度系數(shù)都做充分的考慮，保證梯度上升。設計的三個看似簡單、重復的任務，學生卻做得興趣十足，學生在實踐中主動形成自己的知識結構，進一步體驗編程加工的魅力。如果能融入更多動手實踐的環(huán)節(jié)，那么可以進一步提高教學的效果。篇四：arduino創(chuàng)意機器人：創(chuàng)意小風扇教學設計(高中信息技術精品)創(chuàng)意小風扇 2課時

一、教材分析

本專題是自編教材《arduino創(chuàng)意機器人》中第二章《智能風扇》的最后一個專題，為滿足學生動手操作的時間需求和保持機器人教學的連貫性，專題均采用2課時連續(xù)上的模式。本專題主要涉及到舵機和數(shù)字防跌落傳感器兩個器件，并通過舵機制作出搖頭風扇，通過數(shù)字防跌落傳感器制作出自動跟蹤風扇，最后通過幾種傳感器的介紹，拋磚引玉，引導學生有更多的創(chuàng)意。在本專題之前的兩個專題中，教材安排了聲控風扇、換擋風扇、自動變速風扇、遙控風扇等內容，而在本章之前的《智能led》一章中也安排的有數(shù)字防跌落傳感器的相關內容，均為本專題的學習奠定了基礎。

二、學生分析

本專題的教學對象是高一學生。通過前面章節(jié)的學習，學生已經熟練掌握了arduino機器人的輸入輸出，基本掌握了常見傳感器的使用方法。另外，通過之前的積累，學生對arduino機器人已經產生了更加濃厚的興趣，在動手操作與編程能力方面都有了顯著的提升，對arduino機器人的創(chuàng)意設計也有了更多的個人想法。

三、教學目標

1、知識與技能

掌握arduino機器人中舵機的使用； 掌握數(shù)字防跌落傳感器的使用； 進一步熟悉常見傳感器的使用。

2、過程與方法

在教師指導下，通過模仿制作出搖頭風扇和自動跟蹤風扇，通過積極的創(chuàng)意，理解創(chuàng)作arduino機器人的一般過程與方法。

3、情感態(tài)度與價值觀

通過用arduino機器人設計并制作創(chuàng)意風扇，增加對arduino機器人課程學習的興趣以及動手解決實際生活問題的興趣。

四、教學重難點

教學重點：舵機和數(shù)字防跌落傳感器的使用。教學難點：識別手勢控制舵機。

五、教學流程 篇五：arduino選修課閃爍燈教學案例 arduino選修課閃爍燈教學案例

作者：張秀常

來源：《中小學信息技術教育》2015年第02期

自2012年7月浙江省高中課程改革以來，我校信息技術教研組陸續(xù)研究、開發(fā)并開設了圖像處理、動畫制作、趣味編程等7門選修課程。其中，arduino創(chuàng)意電子設計課程因為融機械、傳感與控制為一體，學生在手腦并用解決實際問題的過程中充分提高了邏輯思維、判斷與動手創(chuàng)新能力，成為我校眾多選修課程中最為火爆的一門。

教學目標 1.通過制作閃爍燈，學會led與arduino控制板數(shù)字口的連接，了解編程的一般過程，掌握ardublock的基本模塊與語法。2.體驗由自然語言描述到程序編寫的一般過程。3.在使用可視化編程環(huán)境中，激發(fā)學生對編程的興趣。

教學重難點

重點：硬件的搭建，數(shù)字口的輸出。

難點：個性化的ardublock編程。

教學準備 arduino三合一控制板、黃色紅色藍色led各一塊、usb線、面包線三條，在學生機房環(huán)境中并安裝可視化編程環(huán)境ardublock，學生四人一組。

教學過程

1.由生活實例引發(fā)教學情境

師：在我們的生活中，會有各式各樣不同形狀、不同功能的燈出現(xiàn)，甚至也有個性鮮明的燈（如圖1）。

師：請同學們討論一下這三種燈的不同作用以及它們是如何進行控制的？

師：前一章的學習中，我們已經體驗了arduino電子作品的魅力，但是我們并沒有自己動手去完成制作，現(xiàn)在我們就要來一起制作一個屬于自己的led閃爍燈。2.練習室階段：一個led閃爍燈

教師介紹硬件環(huán)境的搭建：led（light emitting diode，發(fā)光二極管）是一種能夠將電能轉化為可見光的固態(tài)半導體器件，顏色有白、綠、藍等；高低電平可以驅動led的亮滅。led發(fā)光模塊有三根針腳，接線的時候黑線接gnd，紅線接vcc，綠線接數(shù)字口。數(shù)字口0和

1不能接，它們用于arduino與計算機通信。

學生四人一組開始硬件環(huán)境的搭建。

教師引導學生具體分析一個led閃爍燈的實現(xiàn)，并用語言描述。數(shù)字口的輸出只有兩種情況，0（low）或1（high），我們既可以讀取數(shù)字口的值，也可以給它輸入一個值（0或者1）。以led為例，我們給數(shù)字口一個1（高電壓），led被點亮；給數(shù)字口一個0（低電壓），led被熄滅，同時還可以給予時間上的控制。教師演示ardublock編程，如圖2所示。

圖2 一個led閃爍燈的編程

學生四人一組完成調試，強調led發(fā)光模塊針腳的區(qū)別與arduino控制板對應的數(shù)字接口。

設計意圖：在教師的帶領下，學生嘗試設計一個簡單的led閃爍燈的全過程。硬件環(huán)境搭建、自然語言描述、ardublock編程和完成調試這四個步驟，為下一步設計更加復雜的作品打下扎實的基礎。

3.提高階段：模擬交通燈設計

教師引導學生分析模擬交通燈的現(xiàn)象：紅燈亮a秒之后滅掉，綠燈亮b秒之后滅掉，黃燈亮c秒之后滅掉，依此類推。

學生四人一組進行硬件環(huán)境的搭建。教師提示：將三個不同顏色的led分別接在arduino控制板的數(shù)字口上時，注意針腳的數(shù)字值是什么。

教師引導學生用自然語言描述模擬交通燈的實現(xiàn)。如紅燈亮a秒之后滅掉的現(xiàn)象，我們給數(shù)字口一個1（高電壓），led被點亮，給予時間上的控制為a秒，再給數(shù)字口一個0（低電壓），led被熄滅，其他顏色燈也如此。

學生開始ardublock編程，如圖3。

圖3 模擬交通燈的編程

設計意圖：在模擬交通燈的設計過程中，學生主要運用可視化編程環(huán)境ardublock中的基本模塊與語法來嘗試實現(xiàn)生活中的一個現(xiàn)象，為下一步實現(xiàn)自己的創(chuàng)意作品打下基礎。4.創(chuàng)意階段：跳動的音符燈

教師引導：在“中國好聲音”節(jié)目中，你見過隨著音樂而跳動的燈嗎？如圖4。師：在設計跳動的音符燈時，主要考慮什么問題？

生：led燈的點亮時間、持續(xù)時間與熄滅時間。

師：如何同時點亮兩個或多個led燈？

學生針對自己的個性化音符燈進行具體分析，教師組織學生四人一組討論可視化編程環(huán)境ardublock中的基本模塊，如延遲與時間的設置。

學生四人一組在編程環(huán)境ardublock進行編程，以實現(xiàn)自己的個性化音符燈。

設計意圖：跳動的音符燈的設計，是讓學生在掌握ardublock中的基本模塊與語法的基礎上，通過自己思考、動手實踐，來設計出個性化的arduino創(chuàng)意電子作品，進一步增強學好arduino創(chuàng)意電子選修課程的信心。5.作品評價

學生以小組為單位，向大家展示音符燈的設計，并在ardublock中說明設計思路。

教師引導學生如何去評價arduino創(chuàng)意電子作品的設計：一是作品的硬件搭建是否正確與接口連接的整潔。二是編程設計是否正確并調試效果明顯。三是作品的設計是否融入自己的想法。

（作者單位：浙江象山中學）

專家點評： arduino創(chuàng)意電子設計是一門涉及信息技術、電子電工、傳感技術等多領域的交叉學科，其教育實施正是促使學生整合科學、技術、數(shù)學領域的知識，以工程標準化的思想進行綜合實踐的過程，具有較強的教育價值。該選修課程的開發(fā)與實踐也對教師在多領域交叉學科上的知識、如何進行交叉學科的教學等方面提出了挑戰(zhàn)，張秀常老師敢于嘗試的勇氣與努力是值得肯定的。

從閃爍燈教學案例的設計過程上看，由練習階段、提高任務到創(chuàng)意作品的三步教學，不但照顧到了不同學習起點、不同認知水平的高一新生，而且在學習可視化編程環(huán)境ardublock的梯度上，也做到了環(huán)環(huán)相扣、層層遞進。隨堂聽課時我發(fā)現(xiàn)，學生學習積極性高漲，學習的效果也非常不錯。

第二篇：Arduino學習心得-簡單制作各種歌曲

Arduino學習筆記—超簡單制作音樂

一曲葫蘆娃 帶你回歸美好童年 本文是個人學習心得，供新人參考，老鳥可瞬間飄過。

本文很簡單，需要用到的材料：adruino uno一塊（其他也可），面保線若干條，蜂鳴器或小喇叭一個（小喇叭更好蜂鳴器要接電阻不然聲音有點刺耳）

連接方法如圖：

首先講下簡單的樂理知識，知道音樂是怎么演奏出來的自然就可以通過代碼來進行編排了。

1.演奏單音符一首樂曲有若干音符組成，一個音符對應一個頻率。我們知道到相對應的頻率 讓arduino輸出到蜂鳴器 蜂鳴器就會放出相應的聲音，這里有個表供大家參考：

2.音符的演奏時間我們知道了音符是如何演奏出來的，下一步就是控制音符的演奏時間。每個音符都會播放一定的時間，這樣才能構成一首優(yōu)美的曲子，而不是生硬的一個調的把所有的音符一股腦的都播放出來。如何確定每個音符演奏的單位時間呢？

我們知道，音符節(jié)奏分為一拍、半拍、1/4拍、1/8拍，我們規(guī)定一拍音符的時間為1；半拍為0.5；1/4拍為0.25；1/8拍為0.125??，所以我們可以為每個音符賦予這樣的拍子播放出來，音樂就成了。

好了 我們看看如何將簡譜翻譯成對應頻率和拍子。

以葫蘆娃為例：

先看下左上角1=D這里，用的是D調，好那我們就看《音符頻率表》中的D行（紅色部分），第一個音符是1 但上面有個點，所以對應的就是589，時間是一拍=1，第二個音符6（沒有點）就是495，時間也是一拍=1，第三個音符5 即441，因為有下劃線所以是半拍=0.5，??以此類推

第四0這里要注意下，這里是沒有聲音，但是要是用頻率0表示還是會有聲音（這個不懂），所以我們用一個很高頻率的聲音，這樣人耳聽不到就達到了沒有聲音的效果，所以頻率為-1。拍子=1拍

第五，再接著看到第一句歌詞葫蘆娃 這個娃的音是3—，這表示是兩拍，后面每加一個“-”，表示拍子+1（1+1），本例中最多是加到4.第六，第二句歌詞葫蘆娃這個娃，3?帶個點，點的意思是去3的拍子的一半，即3?的拍子是1+0.5

第七，大家可能會問那弧線怎么表示，這在音樂中屬于連音，我們要表示的話，可以稍微改下連音后面那個音的頻率，比如減少或增加一些數(shù)值（需自己調試），這樣表現(xiàn)會更流暢，但操作上更復雜了，本例沒有做連音的處理，大家有興趣可以自己調整下。

所以說了一大堆，規(guī)律就是時間上單個音符沒有下劃線，就是一拍（1），有下劃線是半拍（0.5），兩個下劃線是四分之一拍（0.25），有“—”=前面音符的拍子+1；頻率上就是按

照音符是否帶點，點在上還是在下到表中查找就可以了。

至此原理清楚，隨便拿個簡譜來我們都可以翻譯成代碼了。

好，下面進入代碼部分，來看下這首《葫蘆娃》的代碼：

#define NOTE_D0-1 #define NOTE_D1 294

#define NOTE_D2 330 #define NOTE_D3 350

#define NOTE_D4 393

#define NOTE_D5 441 #define NOTE_D6 495

#define NOTE_D7 556

#define NOTE_DL1 147

#define NOTE_DL2 165 #define NOTE_DL3 175

#define NOTE_DL4 196 #define NOTE_DL5 221

#define NOTE_DL6 248

#define NOTE_DL7 278

#define NOTE_DH1 589 #define NOTE_DH2 661

#define NOTE_DH3 700

#define NOTE_DH4 786

#define NOTE_DH5 882

#define NOTE_DH6 990 #define NOTE_DH7 112

//以上部分是定義是把每個音符和頻率值對應起來，其實不用打這么多，但是都打上了，后面可以隨意編寫D調的各種歌，我這里用NOTE_D+數(shù)字表示音符，NOTE_DH+數(shù)字表示上面有點的那種音符，NOTE_DL+數(shù)字表示下面有點的那種音符。這樣后面寫起來比較好識別。#define WHOLE 1

#define HALF 0.5

#define QUARTER 0.25

#define EIGHTH 0.25 #define SIXTEENTH 0.625

//這部分是用英文對應了拍子，這樣后面也比較好看

int tune[] =

{

NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D1,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D1,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D0,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D2,NOTE_D0,NOTE_D7,NOTE_D7,NOTE_D5,NOTE_D3,NOTE_D5,NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D0,NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D2,NOTE_D0,NOTE_D3,NOTE_D3,NOTE_D1,NOTE_DL6,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D3,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_D7,NOTE_D5,NOTE_D6,};//這部分就是整首曲子的音符部分，用了一個序列定義為tune，整數(shù)

float duration[]=

{1,1,0.5,0.5,1,0.5,0.5,0.5,0.5,1,0.5,0.5,0.5,1,0.5,1,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,1,1,1,1,1+1,0.5,1,1+0.5,1,1,1,0.5,0.5,1,0.5,1,1+0.5,1,0.5,0.5,0.5,0.5,1+1,0.5,1,1+0.5,1,1+1,0.5,0.5,1,1+1+1+1,0.5,0.5,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,0.5,1,0.5,1,1,0.5,0.5,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,0.5,1,0.5,1,1,1+1,0.5,0.5,1,1+1+1+1,0.5,1,0.5,1+1,0.5,1,0.5,1+1,1+1,0.5,0.5,1,1+1+1+1

};//這部分是整首曲子的接拍部分，也定義個序列duration，浮點（數(shù)組的個數(shù)和前面音符的個數(shù)是一樣的，一一對應么）

int length;//這里定義一個變量，后面用來表示共有多少個音符

int tonePin=5;//蜂鳴器的pin

void setup()

{

pinMode(tonePin,OUTPUT);//設置蜂鳴器的pin為輸出模式

length = sizeof(tune)/sizeof(tune[0]);//這里用了一個sizeof函數(shù)，可以查出tone序列里有多少個音符

}

void loop()

{

for(int x=0;x

{

tone(tonePin,tune[x]);//此函數(shù)依次播放tune序列里的數(shù)組，即每個音符

delay(400*duration[x]);//每個音符持續(xù)的時間，即節(jié)拍duration，400是調整時間的越大，曲子速度越慢，越小曲子速度越快，自己掌握吧

noTone(tonePin);//停止當前音符，進入下一音符

}

delay(5000);//等待5秒后，循環(huán)重新開始

}

第三篇：淺談基于STEM理念的Arduino教學實施策略

淺談基于STEM理念的Arduino教學實施策略

摘要：信息技術教師在項目驅動的Arduino教學中，融入STEM教育理念，能培養(yǎng)學生的問題解決能力。本文首先對STEM教育和Arduino教學進行了簡單介紹，然后結合作者的教學實踐和思考提出了基于STEM理念的Arduino教學實施策略，最后羅列了在實際教學中還可以進一步完善之處。

關鍵詞：STEM；Arduino；教學實施策略

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2018）15/16-0135-05

當今科技發(fā)展日新月異，創(chuàng)客文化席卷全球，中學信息技術教育也緊跟時代發(fā)展潮流，新一輪課程改革倡導培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、計算思維和實踐能力。傳統(tǒng)的教學科目一直存在著較為嚴重的“知識本位或技術本位傾向”，而現(xiàn)在所提倡的STEM教育，尤其是基于STEM理念的Arduino教學能夠培養(yǎng)學生的問題解決能力、團隊協(xié)作能力、實踐動手能力和設計創(chuàng)造能力，這恰恰是當前學校教育有待加強的部分。

STEM教育與Arduino教學

Arduino是一款開源軟硬件平臺，具有操作簡單、價格低廉、可拓展性強等特點。其教學旨在以Arduino控制板、傳感器和各種執(zhí)行器等硬件為載體，在創(chuàng)客空間的平臺下，融合STEM教育理念，培養(yǎng)學生的動手操作能力、想象力、創(chuàng)造力以及解決問題的能力。Mixly（米思齊）是一款為Arduino測控板編程的軟件，其編程界面與Scratch編程軟件、App Inventor軟件等有相似之處，其所具有的“能激發(fā)學生學習興趣、開發(fā)過程簡單、組件模塊豐富、支持即時調試”的特點，使得這款軟件可以?m用于初中信息技術拓展類課程課堂教學。

Arduino的課程目標定位為培養(yǎng)學生綜合運用各種知識和技能，來解決各領域、各方面、各類型實際問題的能力。STEM教育理念則提供了重新審視傳感器等硬件使用方法教學和程序設計教學的視角。把STEM理念融入Arduino教學，強調將過程和方法置于復合的真實問題情境中，倡導將各個領域的知識通過綜合的Arduino課程結合起來，加強學科間的相互融合，發(fā)揮綜合育人功能，讓學生在真實情境下學習，在項目活動中應用多學科知識和技能解決問題或進行“創(chuàng)意智造”，從而有助于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

基于STEM理念的Arduino教學實施策略

Arduino教學總體來說是教師引導學生在面向真實問題解決的項目探究學習（Problem Based Learning and Project Based Learning）過程中，綜合運用各學科知識、相關技術、工程設計思想和科學研究方法來進行問題解決、創(chuàng)新設計與個性化制造，從而達到培養(yǎng)學生STEM素養(yǎng)、創(chuàng)新意識、計算思維和實踐能力的目的。在Arduino教學實施過程中，要以STEM理念為指導，巧妙運用各種策略來促進教學目標的達成和促進學生的綜合發(fā)展。

1.問題引導或項目驅動

教師在進行課堂教學時，應圍繞學生熟悉的問題開展教學。引導學生在完成具體項目的過程中學得知識、習得技能、發(fā)展思維或提高能力。不論是信息技術拓展課還是學生社團活動，以項目的方式開展教學，問題情境的生活化能夠使得知識與學生已有認知的距離感減弱，學生能夠置身于真實的生活情境中學習知識、解決問題、設計智造。

在Arduino教學入門課上，教師可以引導學生完成“交通信號燈制作”項目。此項目涉及到物理學中LED的特點及使用方法、程序設計中最基本的順序結構程序設計、對Arduino UNO板數(shù)字輸出端口進行高低電平設置和延時時間控制方法（如圖1）。這些知識屬于物理學和信息技術學科中較為基礎的知識，完成這一項目既能使學生獲得成就感，也能促使學生掌握最基本的硬件知識和編程技巧。

在實際教學中，應培養(yǎng)學生做生活中的有心人，發(fā)現(xiàn)生活中的問題，尋找項目創(chuàng)作靈感。例如，結合學校消防演習活動，可以完成“火災報警器”的制作。此項目用到的硬件為火焰?zhèn)鞲衅骱头澍Q器，涉及到程序設計中的選擇結構（分支結構），用到了Mixly軟件中的模擬輸入和串口監(jiān)視器的使用（如圖2）。這一項目主題來源于實際生活，并服務于生活，是一個很有意義的練習項目。

2.協(xié)同教學和協(xié)作學習

STEM理念倡導跨學科融合，現(xiàn)實問題的解決也常常要用到多個不同領域的知識，但學校開設Arduino課程的教師一般是信息技術教師。信息技術教師雖然具有程序設計和軟件使用方面的專業(yè)知識，但對物理、音樂等其他學科的知識并不精通。因此，在實際教學中，如果需要向學生傳授其他學科的專業(yè)知識，可邀請相關學科任課教師來給學生講授，這就是所謂的“協(xié)同教學”。不同的學生有自己所擅長的學科，Arduino課上的任務基本都是由小組協(xié)作完成的，教師在分組時應盡量做到使各學習小組“組內異質、組間同質”，一起研究，協(xié)作完成每個項目。

例如，“創(chuàng)意門鈴”（按下門鈴按鈕可以播放“兩只老虎”音樂）項目制作時雖然用到的電子元器件只有蜂鳴器和按鈕，但涉及到音樂（樂譜、音調、節(jié)拍）、物理（聲音的傳播、振動頻率與音調的關系）、信息技術（數(shù)組、函數(shù)的定義與調用）等多學科知識。在引導學生完成這一項目時，教師可邀請音樂教師等來給學生講授專業(yè)知識，也可以讓學生以完成課前任務的形式，以小組為單位主動去請教相關學科教師（如圖3）。

有時看似很簡單的一個項目，也要用到多門學科的知識。例如，“自動變速風扇”項目要求風扇的轉速根據(jù)人與其距離的變化而發(fā)生改變，這個項目用到了物理學中的摩擦力和紅外測距原理，也用到了數(shù)學中的映射，并且整個項目的難點在于映射的運用（如圖4）。

3.實踐應用與創(chuàng)意智造

總體來說，Arduino課程教學的開展就是基于問題解決，服務于實際生活。所以在教學實施時要注重實踐應用，并引導學生進行創(chuàng)意智造。通過研究性學習活動，給學生體驗知識、運用技能、設計作品、拓展思維、收獲能力的樂趣，傳遞反復迭代、精益求精的設計態(tài)度，讓學生愛上設計，愛上創(chuàng)造，愛上生活。

日常生活中，部分商店門口掛著迎賓娃娃，當顧客進入時就會說“歡迎光臨”。我們可以利用可調紅外傳感器開關設計一款個性化簡易迎賓儀（如圖5），當設備檢測到有人經過時，指示燈亮起并演奏迎賓曲。這就是一個比較基礎的實踐應用，在這一項目基礎上，還可以引導學生進行拓展延伸――制作一款倉庫入侵檢測裝置，當設備檢測到有人進入倉庫時提醒倉庫管理員及時查看倉庫監(jiān)控。

初中生對新鮮事物有較強的好奇心，也有著豐富的想象力和一定的創(chuàng)作欲望。例如，“空氣電子琴”是一個創(chuàng)意智造項目，其原理是用超聲波測距儀檢測手與傳感器之間的距離，通過數(shù)學運算將其轉化為1～7之間的一個音符，再通過蜂鳴器發(fā)出相應的聲音（如下頁圖6）。這一項目難度不算大，但很有趣味性，學生制作完成后也很有成就感。當然，創(chuàng)意智造項目應在學生學習過基礎硬件知識和編程技巧后，根據(jù)來源于生活的創(chuàng)作靈感，自己嘗試設計制作創(chuàng)意作品。

4.學科整合與綜合發(fā)展

近年來，各國開始重新審視全球化背景下的創(chuàng)新人才培養(yǎng)。有研究表明，將不同學科知識以割裂的方式進行教學，是教育界的常見弊端，STEM教育從誕生開始就擔負著克服這一弊端的重要使命，并促使STEM逐步進入教育各階段。Arduino教學應在STEM理念指導下，以現(xiàn)實問題為基點，將多學科、多個應用領域的知識和技能巧妙地融合在一起，設計好項目或課題來引導學生動腦思考、動手實踐，進而促進學生思維品質、創(chuàng)造能力的綜合發(fā)展。

例如，冬天的晚上，睡覺前想把燈關掉，而燈的開關卻在幾米外的門口，如果能用遙控器來控制燈的開關，會變得方便很多，基于此，可以設計制作一款“遙控燈”。要想完成這一項目，首先要了解常用紅外遙控系統(tǒng)中發(fā)射器和接收器的基本工作原理，還要綜合運用編程技巧（如圖7）。

5.在項目真實性與教學內容基礎性之間找到平衡

現(xiàn)實生活中，我們會遇到很多問題，然而，大部分真實項目會受到很多因素的制約，有些甚至要用科技前沿知識才能解決。而在Arduino教學實施時，教師要考慮學生的年齡特點、身心發(fā)展特點和他們已有的知識儲備，教學項目難度要落在學生的最近發(fā)展區(qū)內，太難或太復雜的研究項目不適合作為教學內容。科學知識、數(shù)學知識和程序設計知識都有一定的難度階梯，學生不能跨越較大的梯度來學習這些知識，因此，在實際教學中應在項目真實性和教學內容基礎性之間找到平衡。

例如，“樓道節(jié)能燈”的設計與制作（如圖8）就是一個兼顧項目真實性與教學內容基礎性的研究項目，用聲音傳感器檢測周圍環(huán)境聲音的響度，用光線傳感器檢測周圍環(huán)境的亮度，然后判斷是否響度較大且亮度較低，滿足條件時燈亮起，否則燈處于滅掉的狀態(tài)。

6.在課時有限性與探究耗時性之間找到平衡

不可否認，“中考”這根指揮棒在初中階段具有強大的導向作用，教育行政部門、各級各類學校都很重視初中學校中考升學率。信息技術、綜合實踐等非中考學科課時量較少，而一個真實的綜合項目的完成往往需要花費學生較長的時間，在Arduino教學實施中，處理好課時有限性與探究耗時性這一矛盾是很有必要的。

解決這一矛盾的途徑之一是設計復雜度適中的項目作為課堂練習任務。例如，“趣味抽獎轉盤”是用按鈕控制舵機隨機旋轉一定角度的電動抽獎器（如圖9）。這一項目只涉及到三個知識點：隨機數(shù)、舵機控制、中斷。

解決這一矛盾的另一個途徑，就是引導學生充分利用課內和課外時間。例如，“打地鼠游戲”是學生熟悉并喜愛的一款小游戲，以此作為探究制作項目，需要花費學生較多的時間。學生可以在課堂上完成“項目功能說明和解決方案的撰寫”，在課余時間小組合作完成項目，遇到問題時可向老師或同學求助。

Arduino教學中可以進一步完善之處

1.硬件配備與更新問題

Arduino UNO控制板和各種傳感器等設備的購買需要花費一定的資金，在支持開設拓展性課程的學校申請資金相對容易些，但在大部分學校申請經費可能會比較麻煩。教師可以通過申請課題和各種級別的創(chuàng)新實驗室項目來獲得科研經費。Arduino作為新生事物，發(fā)展速度非常快，各種具有新功能的傳感器相繼問世，此外，為了支持學生創(chuàng)新研究項目的開展，也常常需要購買新的傳感器。教師如何通過各種渠道獲得研究經費也是一個值得思考的問題。

2.課時問題

基于STEM理念的Arduino教學比較注重項目實現(xiàn)過程中的問題解決和設計實現(xiàn)過程中的方法習得，這種探究性學習比較耗時，在總課時數(shù)不變的情況下，應盡可能申請兩節(jié)課連排。教師可以開通以分享Arduino作品為主的微信公眾號，利用各種網絡資源，支持學生課后的拓展性學習。

3.功利主義和錦標主義問題

Arduino課程的開展應以促進學生的全面發(fā)展為目標，應在一定程度上具有“普適性”。各種青少年科技創(chuàng)新大賽在某種程度上促使部分拓展課異化了發(fā)展學生核心素?B的目標定位，部分比賽結果與中考加分相關，教師應避免功利主義和錦標主義在課程實施中出現(xiàn)。

小結

基于STEM理念的Arduino教學是教育改革和時代發(fā)展的產物，其所具有的整合性、實踐性、趣味性等切合了初中生的學習需求。通過改進教學策略，研發(fā)教學資源，Arduino教學能夠促進學生的全面發(fā)展。

參考文獻：

[1]楊曉哲.STEM與創(chuàng)客教育相關的概念溯源[J].中小學信息技術教育，2015（11）：19-20.[2]王娟，胡來林.中小學Arduino機器人特性及其實例開發(fā)[J].中國教育信息化，2013（12）：69-71.[3]余圣泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究，2015（4）：13-22.[4]謝作如，謝賢曉.Arduino創(chuàng)意機器人入門――基于Mixly[M].北京：人民郵電出版社，2017.[5]董澤華.試論我國中小學實施STEM課程的困境與對策[J].全球教育展望，2016（12）：36-42.

第四篇：基于Arduino UNO的智能插座設計論文

智能插座是智能家居的重要組成部分。設計的智能插座以Arduino UNO為核心，由處理器模塊、以太網通信模塊、Wi-Fi通信模塊、電源模塊、電能傳感模塊、繼電器模塊等組成，可使用手機APP進行遠程開關控制，實現(xiàn)即時控制、定時控制、過流過壓控制等功能。概述

智能插座是智能家居的重要組成部分，在完成插座的分配單路或者多路電源的基本功能的基礎上，還具有智能化的特點。

本文設計了一種以Arduino UNO為核心的智能插座，可以實現(xiàn)通過因特網使用手機APP對插座進行遠程控制和狀態(tài)監(jiān)測，同時也具備與其它智能家居系統(tǒng)有機結合進行聯(lián)動的能力。智能插座的硬件系統(tǒng)

智能插座的硬件系統(tǒng)由處理器模塊、以太網通信模塊、Wi-Fi通信模塊、電源模塊、電能傳感模塊、繼電器模塊等組成，如圖1所示。

2.1 處理器模塊

本智能插座使用以Arduino UNO單片機組件為核心的處理器模塊。處理器采用ATmega328處理器，擁有14路的I/O口，其中6路為mini輸入接口，另外6路用于PWM輸出。Arduino UNO有一個16MHz的晶振和一個用來復位的按鍵，提供一個電源插孔和一個USB接口，另外還有一個ICSP header。

Arduino UNO 可以通過不同的的傳感器對環(huán)境感知測量，電路板上的微控制器能夠通過編程寫入程序，以二進制的形式燒寫到單片機的微控制器中。基于Arduino 單片機來設計的設備可以只采用Arduino 單片機一種獨立模塊，當然也可以搭配一些其他的在電腦上運行的軟件。

2.2 以太網模塊

以太網模塊采用W5100以太網模塊。此模塊是一款擁有多功能的單片網絡接口芯片，內部集成有 10/100Mbps 以太網控制器。主要應用于高集成、高穩(wěn)定、高性能和低成本的嵌入式系統(tǒng)中。使用 W5100 可以實現(xiàn)沒有操作系統(tǒng)的 Internet 連接，可以與 IEEE802.310BASE-T和 802.3u 100BASE-TX兼容。

2.3 Wi-Fi模塊

Wi-Fi模塊是基于Uart接口的符合Wi-Fi無線網絡標準的嵌入式模塊，內置無線網絡協(xié)議IEEE802.11協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧，能夠實現(xiàn)用戶串口或TTL電平數(shù)據(jù)到無線網絡之間的轉換。

2.4 繼電器模塊

繼電器是自動化領域最常用到的一種弱電控制強電的電器設備。本智能插座設計使用的是信號繼電器，一個三極管來驅動繼電器。在繼電器電路內部線圈兩端添加二極管來吸收線圈斷電情況下所產生的反電勢，以達到防止干擾的目的。上圖中AB為常開觸點，AC為常閉觸點。

2.5 電源模塊

電源模塊將市電轉換為電壓為5V的直流電，為各個系統(tǒng)提供電源。智能插座的電源系統(tǒng)要求對電網質量適應性強、工作穩(wěn)定、體積小。本次設計采用的是以7805為核心的電源變換模塊，最大輸出電流為1A。

電源部分還設計了USB充電功能，可以為手機等設備充電。

2.6 電能傳感模塊

電能傳感模塊的設計以ADE7755為核心，在保證低成本、小體積的同時，又具有高精度和高可靠性，其技術指標超過了IEC1036規(guī)定的要求。在工作時，ADE7755通過兩個16位二階-△模數(shù)轉換器(ADC)將電壓和電流信號數(shù)字化，將電流和電壓的瞬時信號直接通過內部乘法器得到瞬時功率信號，該信號經頻轉換器得到與平均有功功率成正比的頻率信號，經CF引腳輸出。軟件設計

智能插座軟件設計分為Arduino UNO編程設計和手機APP設計兩部分。

3.1 Arduino UNO編程設計

Arduino UNO軟件開發(fā)采用C語言進行編程，使用Arduino IDE1.05進行編譯，USB轉串口線連接計算機進行燒寫。

軟件系統(tǒng)包括網絡配置程序、網絡數(shù)據(jù)接收程序、繼電器控制程序、電能傳感接收程序、充電控制程序等。網絡配置程序將智能插座與因特網連接。繼電器控制程序根據(jù)手機APP發(fā)出的指令、或者電能傳感接收的狀態(tài)控制繼電器開關。電能傳感接收程序讀取電能傳感器檢測到的經過A/D轉換的電流、電壓值，并將該數(shù)據(jù)傳送到處理器中，處理器將該數(shù)據(jù)與預設的電流、電壓閾值進行比較。網絡數(shù)據(jù)接收程序通過W5100以太網模塊接受來路由器上的DHCP服務器的數(shù)據(jù)，進行網絡配置。

3.2 手機APP設計

智能插座聯(lián)網后，Arduino UNO具備網絡服務功能，可以通過APP直接讀取繼電器狀態(tài)、電流電壓數(shù)值等智能插座的各種狀態(tài)信息，也可以向處理器發(fā)送控制指令。本次設計只設計了基于Andriod的APP，采用Eclipse進行開發(fā)。

主要由用戶身份認證、智能插座連接、智能插座狀態(tài)指示、開關控制、定時控制等功能模塊組成。

用戶身份認證通過集中的服務器平臺認證用戶身份;智能插座連接將APP和Arduino UNO的服務器連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取和控制;智能插座狀態(tài)指示顯示插座上每一路插孔的開關狀態(tài)，點擊該指示，可以進行狀態(tài)轉換，實現(xiàn)手動控制。為防止誤操作，改變插座開關狀態(tài)時，需要進行一次確認。定時控制功能可以設置每一路插座通斷時間，實現(xiàn)計劃供電。設計總結

本設計只是實現(xiàn)了智能插座的基本功能。未來還要在小型化、集成化、穩(wěn)定性等方面進行改進。同時，基于電力的網絡連接、集中式的插座控制和狀態(tài)和檢測、用電量的大數(shù)據(jù)分析等功能也可以在此基礎上實現(xiàn)。另外，系統(tǒng)信息安全保護也要充分考慮。

第五篇：arduino mega 2560 串口

arduino mega 2560 串口

2560的串口一共有4個，分別對應數(shù)字接口0-1,18-19,16-17,14-15所有串口都可以跟pc通信，但只有0-1是跟板子上的usb2ttl連接，只有0-1是可以用來下載程序的，即使購買了usb2ttl的線，在0-1以外的串口也不能用來下載，除非修改bootloader將藍牙模塊接在14-15上（注意藍牙的rx、tx跟板子上的rx、tx要反接）程序里面可以用serial3.read()等類似操作程序里面serial操作0-1，serial1操作18-19，serial2操作16-17，serial3操作14-15這樣使用usb線下載程序同時可以用藍牙接收數(shù)據(jù)到電腦上。

串口通訊中最重要的一點就的通訊協(xié)議，一般串口通訊協(xié)議都會有波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位等參數(shù)。大家不會設置也不用怕，Arduino語言中Serial.begin()函數(shù)就能使大家輕松完成設置，我們只需要改變該函數(shù)的參數(shù)即可，例如Serial.begin(9600)，則表示波特率為9600bit/s(每秒比特數(shù)bps)，其余參數(shù)默認即可。

Arduino語言中還提供了Serial.available()判斷串口緩沖器狀態(tài)、Serial.read()讀串口、Serial.print()串口發(fā)送及Serial.println()帶換行符串口發(fā)送四個函數(shù)。

下面用一段代碼來演示這些函數(shù)的用途。無須外圍電路，只需要將下載的USB線連接即可。char word;void setup(){ Serial.begin(9600);// 打開串口，設置波特率為9600 bps } void loop(){ if(Serial.available()> 0)//判斷串口緩沖器是否有數(shù)據(jù)裝入 { word = Serial.read();//讀取串口 if(word=='a')//判斷輸入的字符是否為a { Serial.print(“DFRobot ”);//從串口發(fā)送字符串 Serial.println(“is NO.1”);//從串口發(fā)送字符串并換行 } } }

編譯下載完程序后，點紅圈里的按鈕，打開串口監(jiān)視器；

選擇串口監(jiān)視器的波特率為9600bps，在發(fā)送框里填上字母a，點send發(fā)送，下面的顯示框里就會顯示返回的數(shù)據(jù)，如果發(fā)送的是字母a，則顯示字符串，否則無返回。