基于arduino的智能专业实践教学设计

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1、基于Arduino的智能专业实践教学设计杨振堃，胡春燕（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093）摘要：为提升智能科学与技术专业学生的实践能力，文章提出基于Arduino对该专业的实践教学进行设计，重点阐述结合智能专业的特点以及Arduino的实践性，对LED灯、温度传感器和开关基本操控的实验教学设计；同时探讨基于Arduino的智能车实现的可能性，为Arduino的智能应用设计做铺垫。.jyqkail protected]．。0引言智能科学与技术是面向前沿高新技术的基础性本科专业，其覆盖面广泛，专

2、业涉及：机器人技术，以新一代网络计算为基础的智能系统，微机电系统(MEMS)，与国民经济、工业生产及日常生活密切相关的各类智能技术与系统，新一代的人一机系统技术等。经过近几十年的发展，智能技术及其应用已经成为IT行业创新的重要生长点，例如智能机器人、智能化机器、智能化电器、智能化楼宇、智能化社区、智能化物流等，对人类生活产生了重要影响。而自动化工程、机电工程、计算机工程等工程学科的核心内容就是智能科学与技术，它的工程性和实践性非常强，所培养的学生正是目前高新技术研究及产业发展急需的人才，同时此类人才也会对传统产业的提升和改

3、造起到积极作用。该专业融合机械、电子、传感器、计算机软硬件、人工智能、智能系统集成等众多先进技术，是现代检测技术、电子技术、计算机技术、自动化技术、光学工程和机械工程等学科相互交叉和融合的综合学科。它涉及到的技术有检测技术、控制技术、计算机技术、网络技术及有关工艺技术，正影响着国民经济的很多领域，已成为一个国家科技发展水平和国民经济现代化、信息化的重要标志。智能科学与技术专业以光、机、电系统的单元设计和总体集成及工程实现的理论、技术与方法为主要内容，面向前沿高新技术，培养具备基于计算机技术、自动控制技术、智能系统方法、传感

4、信息处理等科学与技术，进行信息获取、传输、处理、优化、控制、组织等并完成系统集成，具有相应工程实施能力，具备在相应领域从事智能技术与工程的科研、开发、管理工作的宽口径知识和较强适应能力及现代科学创新意识的高级技术人才。Arduino是开源电子原型平台，特点是便捷灵活、方便上手，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（ArduinoIDE）。Arduino构建于开放原始码simpleI/O介面版，而且具有使用类似Java、C语言的Processing/axMSP)来实现。1平台软件介绍Arduino是一个开放源代码的单

5、芯片微电脑，它使用AtmelAVR单片机，采用基于开放源代码的软硬件平台。AtmelAVR系列是一种基于改进的哈佛结构、精简指令集(ReducedInstructionSetputing，RISC)的微控制器，由Atmel公司于1996年研发。AVR系列是首次采用闪存(FlashMemory)作为数据存储介质的单芯片微控制器之一。目前为止，AVR处理器发展了6个系列，分别是：tinyAVR，ATtiny系列；megaAVR，ATmega系列；XMEGA，ATxmega系列；Application-specificAVR，面

6、向特殊应用的AVR系列，增加LCD控制器、USB控制器、P等特性；FPSLIC，FPGA上的AVR核；AVR32，32位AVR系列，包含SIMD和DSP以及音视频处理特性，与ARM形成竞争。ArduinoIDE和各种组件如图1和图2所示，组件包括ArduinoUnoR3开发板、ArduinoXbeeV5.0传感器扩展板、Bluebee蓝牙模块、LCD160212C液晶模块、继电器模块、蜂鸣模块、光敏电阻模块、可调电位器、舵机等。2实践操作2.1Arduino基础实验设计与实现2.1.1基于Arduino对LED灯的控制LE

7、D(LightEmittingDiode)中文称作发光二极管，是一种固态的半导体器件，它能够直接把电转化为可见光。智能应用中有很多场合会涉及对LED灯的控制。在基础实验的实践中，首先测试LED小灯的控制，利用其I/O口和外接直插LED灯来完成实验，使用到的实验器材有Arduino控制器、USB下载线、红色M5、直插式LED、220Ω直插电阻、面包板和面包板跳线。连接后的实物如图3所示。Arduino的语法结构中有两个必不可少的函数，分别是voidsetup0和voidloop0，它们是setup0函数中初始化动作的区块，所

8、有串行端口、脚位输出入都在这里进行初始化，loop0函数是板子重复执行动作的区块。arduino上传程序后，首先从setup0函数开始运行，setup0函数运行一次后便进入loop0函数中不停循环运行，实现的核心部分是设置引脚pinMode和写人数字脚digitalWrite两个函数。在此基础上可以对L