关于软硬件Arduino：开放软硬件电子平台经典

编者按：在科技发展日新月异的今天，信息技术教学已经远离了开、关机还需要反复讲解的时代，三岁孩童熟练地摆弄着iPad已非奇事。自策划了“Scratch来了”这一专题之后，编辑深刻感受到研究程序语言的老师的可爱，他们的执著、他们的探索，使得程序教学不再那么枯燥，焕发出勃勃生机。因此，杂志特别策划了这一专栏，将陆续刊发一些程序教学领域有代表性的教学实践。也期待更多老师投身到程序教学中去，通过自身的践行，推动程序教学的复兴。
● 什么是Arduino
如果你还顽固地认为编程就是坐在电脑屏幕前，不停地敲代码，利用电子计算机自动处理问题，做一个老实本分的“码农”的话，那你就Out了。今天的Arduino会让你对编程的看法耳目一新。因为你在编写程序前需要设置好自己的电子线路，就像在对一个类似于物理的计算平台进行相应的连线，然后再编写程序代码，并且这些程序可以来控制、感知世界一样。
Arduino是一款开源电子平台，包含各种型号的Arduino板，使用的软件是Arduino IDE，是由意大利教师Massimo Banzi和西班牙籍晶片工程师Did Cuartielles联手开发设计电路板，并引入Banzi的学生提供程序设计语言的。起初他们是为了解决学生们在做试验时找不到便宜好用的微控制器这一问题，但随后三人又秉承设计时的开放源码理念，把设计图放到了网上，任何人都被允许生产电路板的复制品，还能重新设计，为现在市场上大量的Arduino板奠定了坚实基础。Arduino不仅是一个基于开放源码的软硬件平台，并且具有使用类似JA、C语言的Processing/Wiring开发环境。几乎任何人，即使不懂电脑编程，也能用Arduino做出很酷的东西，如对感测器做出回应，闪烁灯光，控制马达……
● Arduino的特色

1.开放的电路板设计

Arduino控制板是采用了开放源代码的电路图设计的，所以有经验的电路设计师能够根据需求设计自己的模块，可以对其扩展或改进。甚至是对一些相对没有什么经验的用户，也可以通过制作试验板来理解Arduino是怎么工作的。而且版权法只监管开源软体，却很难用在硬体上，于是Arduino采用了Creative Commons许可，即任何人都被允许生产电路板的复制品，还能重新设计，甚至销售原设计的复制品，而这一切都不需要付版税。然而，如果你重新发布了引用设计，你必须说明原始Arduino团队的贡献。如果你调整或改动了电路板，你的最新设计必须使用相同或类似的Creative Commons许可，以保证新版本的Arduino电路板也会一样的自由和开放，唯一被保留的只有Arduino这个名字，如图1的ArduinoMANGOII、图2的Arduino MEGA2560 R3与图3的Arduino Robot。

2.编程方式多样，代码简洁

Ardui源于：初中英语论文www.618jyw.com
no编程主要有以下几种方式：第一种是使用Arduino IDE编程环境（如图4），这可以在下载（http：//.cn/soft/ACRD4CHS.EXE">PDF浏览器用户请先下载安装编程：制作完的光照控制系统，当光线值强度的值小于300时（如下页图10，报警灯灭；当光线强度的值超过300时，报警灯亮，提示管理员适当调整光照强度。通过传感器，使得孵化室具备了一定的智能——报警。这只是其中的一个小小功能，教师完全可以引导学生做进一步的探究，即作出对应的反应：关闭窗帘、调整孵化灯亮度。而不再需要管理员来进行调整。从而激发学生进行深入探究。随后即可进行调试。此实验的部分代码如下：
*/
int a =300； //此处需是环境基础亮度变量，请查看自己的亮度数值
void setup （）
{
Serial.begin（9600）；
pinMode（13，OUTPUT）；
}
void loop（）
{
int n = analogRead（A0）； //读取模拟口A0数值
Serial.println（n）；
if （n>= a ） //对光线强度进行判断，如果比我们的预设值大就点亮LED否则就关闭
{
digitalWrite（13，HIGH）；
}
else
{
digitalWrite（13，LOW）；
}
}
拓展：现实生活中，对于孵化室的要求有很多，如温度、湿度、光照、气体等，那么通过本例，我们可拓展利用温度传感器、湿度传感器来实现孵化指标的控制。
将Arduino传感器等外部设备引入课程后，使那些具备研究能力的学生可以自由发挥自己的想象，使用这些工具将自己的想法在游戏、娱乐、科学研究中得以实现。其角色也由之前单一的用户，向玩家、交互设计师、研究者的角度转换。在这个看似没有目的、没有实用性的实验中，学生渐渐懂得了自己适合做什么，喜欢做什么，以及完成一项任务需要找哪些人来合作。
● 如何开发Arduino课程
相对于VB、VC等可视化编程软件来说，Arduino没有所见即所得的程序设计界面。而多出来的却是简单的电路设计，但就是这些基于硬件的电路设计，让程序的功能从虚拟世界跨步进入到了现实世界中，并实现了两者的互通。另外，与传统的程序设计教学不同，Arduino的教学要从简单的电路设计开始，而不是从数据结构、程序语法讲授开始。因为Arduino编程更注重的是硬件的控制，所以传统编程类软件课程设计思路，不适合Arduino。
开发Arduino课程要从以下几个方面考虑：①了解电子控制系统的基本组成，认识常见的电子元器件，能看懂相关技术指标参数。Arduino的编程是建立在一定硬件基础之上的，如果对硬件知识知之甚少，想完成Arduino作品的设计可能是有困难的。②熟悉数字电路设计，Arduino编程是基于硬件设备正确的电路连接的，如果程序编写没有问题，而电路连接错误，一样无法实现设计所要实现的目标。因此，在教学中对数字电路的学习可以说是实现Arduino编程的前提，应给予充分重视。③教学案例的选择应尽量紧密联系现实生活，贴近学生生活实际，如声控灯、温度报警装置等都可作为教学案例。
目前基础教育中Arduino的教学主要以S4A教学为主，使用Arduino1.0进行大班的代码教学的情况还比较少见。在基础教育中，如果开展Arduino的相关教学，不妨与我们的通用技术课程（选修）电子控制技术结合起来，这样既使得Arduino可以走进日常教学的课堂，另外也弥补了通用技术课程缺少相关配套实验的缺憾，从而最终实现技术课堂的大整合。源于：毕业设计论文格式www.618jyw.com