3.2 開(kāi)源硬件編程基礎(chǔ)教學(xué)課件【高效課堂精研】浙教版（2019）高中信息技術(shù)選修6

3.2開(kāi)源硬件編程基礎(chǔ)年級(jí)：高一學(xué)科：高中信息技術(shù)（浙教版）有了開(kāi)源硬件，只需要將外接設(shè)備如LED、按鈕等與開(kāi)發(fā)板的引腳相連，再使用適當(dāng)?shù)木幊陶Z(yǔ)言，對(duì)外接設(shè)備進(jìn)行讀取和控制，就可以開(kāi)始開(kāi)源硬件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)之旅。1.編程工具概述集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IntegratedDevelopmentEnvironment，簡(jiǎn)稱(chēng)IDE)代碼編輯器調(diào)試器圖形界面1.編程工具概述ArduinoIde支持c/c++語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)源硬件開(kāi)發(fā)1.編程工具概述constintLED1=2;//LEDconnectedtodigitalpin2constintLED2=3;//LEDconnectedtodigitalpin3constintLED3=4;//LEDconnectedtodigitalpin4constintLED4=5;//LEDconnectedtodigitalpin5voidsetup(){//SetthefourLEDpinsasoutputspinMode(LED1,OUTPUT);pinMode(LED2,OUTPUT);pinMode(LED3,OUTPUT);pinMode(LED4,OUTPUT);}voidloop(){//TurnonLED1andLED3digitalWrite(LED1,HIGH);digitalWrite(LED3,HIGH);//TurnoffLED2andLED4digitalWrite(LED2,LOW);digitalWrite(LED4,LOW);//Waitfor500msdelay(500);//TurnonLED2andLED4digitalWrite(LED2,HIGH);digitalWrite(LED4,HIGH);//TurnoffLED1andLED3digitalWrite(LED1,LOW);digitalWrite(LED3,LOW);//Waitfor500msdelay(500);}1.編程工具概述BXYPythonEditor是一款輕量級(jí)的microPython編程IDE若要在microbit中循環(huán)顯示“Hello!”，該如何修改程序?1.編程工具概述1.編程工具概述Mind+在教育、原型設(shè)計(jì)和初學(xué)者編程培訓(xùn)中廣泛應(yīng)用問(wèn)題與討論純文本的開(kāi)發(fā)方式，會(huì)被圖形化模塊開(kāi)發(fā)方式所取代么？開(kāi)發(fā)方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)純文本方式非常靈活代碼復(fù)用非常方便適合開(kāi)發(fā)大型系統(tǒng)需要對(duì)編程語(yǔ)言較為熟悉圖形化模塊方式易于入門(mén)和快速開(kāi)發(fā)不容易出現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤sk實(shí)時(shí)模式可以無(wú)需頻繁燒錄就能快速運(yùn)行程序靈活度不夠?qū)嵺`與體驗(yàn)第一步：使用usb線(xiàn)連接計(jì)算機(jī)和microbit第二步：使用BXY打好代碼第三步：燒錄2.基本的輸入與輸出如果開(kāi)發(fā)板的某個(gè)引腳連接了傳感器，那么要設(shè)置這個(gè)引腳為“輸入引腳”，通過(guò)讀取引腳電信號(hào)來(lái)獲取傳感器的數(shù)據(jù)；如果引腳連接的是LED燈或電機(jī)模塊之類(lèi)的執(zhí)行設(shè)備，那么它就要作為“輸出引腳”，通過(guò)對(duì)該引腳輸出特定的數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)控制執(zhí)行器執(zhí)行某些行為。開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出電機(jī)信號(hào)輸入2.基本的輸入與輸出數(shù)字輸出當(dāng)開(kāi)發(fā)板控制執(zhí)行器時(shí)，通常以高電平和低電平的形式輸出控制信號(hào)，這類(lèi)信號(hào)叫作數(shù)字信號(hào)，用于表示不連續(xù)的信號(hào)。開(kāi)發(fā)板通過(guò)相應(yīng)的引腳，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)輸出的行為稱(chēng)為數(shù)字輸出。通過(guò)數(shù)字輸出，可以控制指示燈的亮與滅、繼電器的吸合與釋放、電機(jī)的啟動(dòng)與關(guān)閉以及脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)與定時(shí)等。2.基本的輸入與輸出數(shù)字輸出當(dāng)開(kāi)發(fā)板控制執(zhí)行器時(shí)，通常以高電平和低電平的形式輸出控制信號(hào)，這類(lèi)信號(hào)叫作數(shù)字信號(hào)，用于表示不連續(xù)的信號(hào)。開(kāi)發(fā)板通過(guò)相應(yīng)的引腳，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)輸出的行為稱(chēng)為數(shù)字輸出。通過(guò)數(shù)字輸出，可以控制指示燈的亮與滅、繼電器的吸合與釋放、電機(jī)的啟動(dòng)與關(guān)閉以及脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)與定時(shí)等。2.基本的輸入與輸出2.基本的輸入與輸出數(shù)字輸入在開(kāi)源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，能夠通過(guò)接收外圍設(shè)備的高、低邏輯電平信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的輸入。2.基本的輸入與輸出PWM（模擬）輸出開(kāi)發(fā)板并不能輸出真正意義上的模擬信號(hào)，而是通過(guò)一種特殊的方式“模擬”出來(lái)，這種方式叫作脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation，簡(jiǎn)稱(chēng)PWM）2.基本的輸入與輸出PWM接口輸出的電壓值:輸出電壓值=高電平時(shí)間/周期時(shí)間×最大電壓值PWM信號(hào)的占空比2.基本的輸入與輸出模擬輸入模擬信號(hào)（AnalogSignal）就是指用連續(xù)變化的物理量表示的信息，如聲音的高低、溫度的變化等，其信號(hào)的幅度、頻率、相位隨時(shí)間連續(xù)變化3.串行通信UART、SPI和I2C是常見(jiàn)的串行通信協(xié)議串行通信協(xié)議并行通信協(xié)議3.串行通信UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)：特點(diǎn)：UART是一種簡(jiǎn)單、通用的串行通信協(xié)議，使用兩根線(xiàn)（一根發(fā)送線(xiàn)和一根接收線(xiàn)）進(jìn)行全雙工通信。通常以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接。適用場(chǎng)景：適合于需要簡(jiǎn)單串行通信、長(zhǎng)距離傳輸、不需要高速傳輸和復(fù)雜協(xié)議的應(yīng)用。常見(jiàn)于串口設(shè)備（如RS-232、RS-485）、調(diào)試和控制臺(tái)等場(chǎng)景。UART適合簡(jiǎn)單、長(zhǎng)距離的通信需求，且成本低廉，適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信場(chǎng)景。3.串行通信UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)：特點(diǎn)：UART是一種簡(jiǎn)單、通用的串行通信協(xié)議，使用兩根線(xiàn)（一根發(fā)送線(xiàn)和一根接收線(xiàn)）進(jìn)行全雙工通信。通常以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接。適用場(chǎng)景：適合于需要簡(jiǎn)單串行通信、長(zhǎng)距離傳輸、不需要高速傳輸和復(fù)雜協(xié)議的應(yīng)用。常見(jiàn)于串口設(shè)備（如RS-232、RS-485）、調(diào)試和控制臺(tái)等場(chǎng)景。UART適合簡(jiǎn)單、長(zhǎng)距離的通信需求，且成本低廉，適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信場(chǎng)景。3.串行通信在Python中，pyserial模塊是用于串口通信的工具包。它提供了一種簡(jiǎn)單而有效的方法來(lái)在計(jì)算機(jī)和串行設(shè)備（如傳感器、嵌入式系統(tǒng)、Arduino等）之間進(jìn)行通信。具體來(lái)說(shuō)，pyserial模塊允許Python程序通過(guò)串行端口（也稱(chēng)為COM端口）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。3.串行通信I2C（Inter-IntegratedCircuit），也可以簡(jiǎn)稱(chēng)為IIC：特點(diǎn)：與UART一對(duì)一的通信方式不同，I2C是同步半雙工通信協(xié)議。這種通信方式具有接口線(xiàn)少、控制方式簡(jiǎn)單、器件封裝形式小、通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。3.串行通信串行外圍設(shè)備接口（SerialPeripheralInterface，簡(jiǎn)稱(chēng)S