本文介绍了 Arduino基本输入/输出 的实现方法及演示，详细阐述了如何使用开关进行数字输入和使用电位计进行模拟输入。文章提供了所需物料清单和详细的电路连接步骤，同时解释了代码的工作原理和关键函数。
Arduino是初学者和专业人士都广泛使用的开发解决方案之一。通过掌握基本的输入和输出，可以建构更多功能，进行更多操作，实现更多不同的设计。通过在Arduino进行编程，可以激发创新思维，一步一步完成更复杂的项目，探索无限的可能性。以下视频 将介绍如何使用开关进行数字输入和使用可变电阻进行模拟输入。 赶快点开来看吧！
在您掌握了 Arduino 基础知识并能使用代码控制LED灯后，是时候了解 Arduino 输入了，它是用于向 Arduino 开发板提供信息的电信号。Arduino评估板可以被程序设计来接收电信号，并根据这些输入采取相应的操作。
开关是一种机械装置，通常使用杠杆或按钮来连接或断开电路，要构建此电路，您需要一个小型按键，而这个小型按键是众多不同类型的开关中的一员。
建议使用 Arduino Uno (1050-1024-ND) ，或兼容的开发板，例如 Adafruit Metro (1528-1214-ND) 、 Sparkfun Redboard (1568-1977-ND) 或 Seeeduino (102010026-ND) 来开始。 Arduino Uno 或兼容的开发板，以及 USB 电缆
通孔电阻 , 100-1000 欧姆和 10K 欧姆
从为新电路制作原型的基本设置开始：先把Arduino UNO评估板和无焊面包板一起组装在一个固定评估板上，将Arduino评估板上的5伏和地线连接到面包评估板上的导轨，再连接到面包板另一侧的导轨。这是制作一个新电路原型的基本设置。
然后，连接一个输出端的LED，将较长的正极连接到引脚 13，将负极通过一个小阻值的电阻 (100 欧姆 - 1K 欧姆) 连接到地线。
接下来将按键添加到面包板上，按键通常被设计成可以跨过面包板的中心分隔线。如果按键没有卡紧，可能需要稍微弯曲它的引脚。 按键的一侧连接到引脚2，同时通过一个较大阻值的电阻 (1万欧姆) 连接到电源，按键的另一侧连接到地线。
这里使用对角引脚而不是其他连接，因为无论开关内部如何布线，这都是确保正确连接的可靠方法。你也可以用万用表来检查，探测开关上的两个针脚，然后按下它以查看哪些是连接的。 打开可下载的 Arduino 软件，点击File > Example > 02.Digital > Button。
将代码上传到 Arduino 评估板后，当按下按键，LED灯就会从亮着变为熄灭。
这个程序的开头有一些常量，它们与变量类似，用于存储信息。然而，正如你所知常量在整个程序中不会改变，因此非常适合用于存储引脚号。它们占用的内存空间比变量少。
第36行将引 脚2配置为输入模式，这样就可以接收按键的状态 在主循环中，digitalRead()函数检查引脚2的状态，该状态可能是5伏（即高电平HIGH）或接地（即低电平LOW），并将该状态存储在名为buttonState的变量中
第44行包含一个if()语句，它使用比较运算符执行条件判断，比如大于、小于，或者在这个例子中，是等于，用两个等号表示。如果满足条件，大括号内的代码将被执行，LED灯会亮起（HIGH）。如果不满足条件，else语句内的代码将被执行，LED灯会熄灭（LOW）。
静止状态下，开关的引脚之间没有连接。引脚2通过一个阻值较大的1万欧姆电阻连接到5伏电压上，当按下按键时，开关引线被连接，引脚 2 无需电阻即可接地。由于电流会走最小阻抗的路径，引脚会强烈感知到与地线的连接，并忽略与较弱的1万欧姆电阻与5伏电压的连接。但当没有其他信号时，比如没有按下开关，引脚只能感知到与5伏电压的较弱的连接。
所以这个电阻将引脚上拉到5伏电压，因此，它被称为上拉电阻。如果没有连接上拉电阻，引脚2在按键按下之前将不会连接到任何地方，这被称为浮动引脚，可能会产生来自静电和电磁干扰的随机噪声。
同样地，电阻还可以用来将一个引脚连接到地线，这被称为下拉电阻。然后，你可以将按键的另一侧连接到电源，而不是地线。
所以，要改变按键的功能，可以通过改变电路的布线或者改变代码这两种方式实现，但千万不要同时做这两件事！在这种情况下，后者更简便，但并不总是如此。
接着，编辑第43行和第44行的if()语句和它的注释，将其中的HIGH改为LOW，然后将更新后的代码上传到开发板上，检查按键是否现在可以将LED灯打开而不是关闭。
Arduino的很多引脚都内置了上拉电阻，芯片内的微小电阻就是为了这个目的而设计，在设置中可以启用内置的上拉电阻，这样就不再需要面包板上额外的电阻了。
你也可以使用串口监视器，它是一种通过USB线向计算机报告来检查代码中不同位置信息的方式。要了解其工作原理，请至 Arduino 软件中的File> Examples> 01 Basics> DigitalReadSerial，然后将示例程序上传到您的 Arduino。
为了建立串口连接，你要在设置中使用Serial.begin()函数，9600是波特率，表示每秒传输的数据位数。
在主程序循环内，可以使用Serial.print()函数将信息发送到串口。Serial.println()的作用与Serial.print()类似，但会在新的一行上。
所以，当串口监视器打开时，可以实时查看Arduino在引脚2上检测到的值。串口监视器在故障排查时非常有用，可以轻松地对比预期结果和Arduino实际执行情况。
你还可以使用串口通信来在设备之间进行通讯等更多功能，详情请参阅 Arduino参考文档 。
接下来，将使用模拟输入将信息发送到 Arduino 板。这些A开头的引脚，位于数字输入输出引脚的对面，这些特殊引脚连接到Arduino的模拟数字转换器（ADC）。它能将介于0伏到5伏之间的模拟信号转换为从0到1023范围内的数字。
要创建该模拟信号，可以使用可变电阻器，该电阻器在受到作用时会改变其电阻值。例如，您可以转动 电位计 上的旋钮，按下或弯曲 力敏电阻器 (FSR)，或改变 光敏电阻器 的曝光量。
将一个小型的电位器，插在面包板的三行上，外侧的引脚与电源和地线相连，中间引脚连接到模拟引脚A0。
将一个LED连接到引脚9，这样就可以使用脉宽调制（PWM）来控制LED的亮度。
在 Arduino 软件的 03 Analog> AnalogInOutSerial 可找到该电路的内置示例代码。
上传代码后，打开串口监视器，同时观察LED灯在转动电位器上的旋钮时的状态。模拟输入读取的值将会在第一列，LED灯的亮度值将会在第二列。
这个示例程序在第39行使用了map()函数，它将一个数字范围映射到另一个数值范围。它有五个参数，包括：可改变的值、当前范围的下限、当前范围的上限、目标范围的下限，以及目标范围的上限。因此这行代码将一个名为outputValue的变量，设置为一个0到255之间的数字，具体取决于电位器的位置。
第44到47行的串口打印命令列出文本标签（位于引号内的内容），以及从传感器输入的值和输出到LED的值。
通过同时在串口监视器上查看这些值，可以更好地理解像map()这样的函数是如何工作的。在编写你自己的代码时要牢记这一点！
有许多传感器的工作方式类似数字开关或模拟输入，因此可以使用刚刚讲解的相同代码。比如，你可将按钮替换成 红外传感器 ，或者将电位器替换成 光敏电阻 。
如果你有看上一期的介绍并且走到了这一步，那么你现在已经掌握了大多数Arduino程序的基本构建模块。当你进行项目设计时，问问自己输入是什么，输出是什么，以及它们是模拟的还是数字的。然后你可以相应地混合使用内置示例，并开始你的原型设计。Arduino 还有更多内置示例，让您慢慢探索，脑洞大开，成就更多创意诞生。 喜欢Digi-Key的文章吗？立即到Digi-Key官网，或关注Digi-Key官方微信 digikey_electronics 吧！
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