Arduino开发：隔离输入调节、原型屏蔽及库创建指南

### Arduino开发：隔离输入调节、原型屏蔽及库创建指南 #### 1. 隔离输入调节 在电子电路设计中，有时需要将被监测的信号与Arduino进行电气隔离，以避免干扰和保护设备。光耦合器在这方面发挥了重要作用。 ##### 1.1 隔离数字输入 一个简单的隔离数字输入电路可以使用光耦合器实现。输入侧可以是任意电压，只要选择合适的电阻值，确保通过光耦合器LED侧的电流不超过10mA即可。对于不同的输入电压，在电路设计图中会提供一些建议的电阻值。 ##### 1.2 隔离模拟信号 隔离模拟信号相对复杂。如果要隔离交流信号，可以考虑使用小型变压器和一些滤波电路。对于交流或直流信号，可以使用专门的模拟隔离设备，如隔离放大器，Burr Brown ISO100就是这类专业设备的典型代表。 ##### 1.3 提供市电同步参考信号 利用基于光耦合器的隔离电路原理，可以提供50Hz/60Hz的市电同步参考信号。具体做法是，通过插头电源提供12V交流电压为光耦合器中的LED供电。外部二极管的作用是使光耦合器在市电周期的一半时间内才接收到电压，这样晶体管会根据当地市电频率以50Hz或60Hz的频率导通。使用外部二极管可以确保光耦合器上的反向电压不超过额定值。插头电源还可以通过合适的桥式整流器、滤波器和稳压器为其他电路供电。 ```mermaid graph LR A[插头电源] -->|12V交流| B[光耦合器LED] B -->|半周期导通| C[晶体管] A -->|整流滤波稳压| D[其他电路] ``` #### 2. 廉价的DIY原型屏蔽板 标准Arduino板在物理设计上存在一个问题，即用于插入屏蔽板的引脚头连接没有整齐地排列在标准的0.1英寸网格上，顶部两个引脚头间距为160密耳（0.16英寸），这使得使用廉价的标准条形板或穿孔板并焊接公引脚头来制作屏蔽板变得困难。 ##### 2.1 商业原型屏蔽板 为了解决这个问题，许多供应商提供了一些不错的原型屏蔽板，如Adafruit Industries、Seeed Studio、SparkFun等。这些商业原型屏蔽板具有不同的功能，有些包含可堆叠引脚头、额外的复位按钮、状态LED或表面贴装芯片的安装垫。对于大多数项目来说，商业原型屏蔽板可以满足需求。 ##### 2.2 自制原型屏蔽板 如果Arduino的设计能将屏蔽板引脚头统一排列在0.1英寸网格上，那么使用廉价的条形板和公引脚头制作屏蔽板就会很方便。不过，Luke Weston提出了一种简单的方法来改造Arduino以实现这一目的： 1. 找到一个8针母PCB引脚头，可以从电子零件供应商处购买或从商业原型屏蔽板套件中获取。 2. 将其放在Arduino的常规数字I/O引脚8 - 13引脚头旁边，使引脚向下突出在Arduino PCB旁边。 3. 向引脚13方向稍微滑动，使新引脚头的第一个引脚（靠近引脚8）与旧引脚头的现有引脚7之间的水平间距恰好为0.2英寸（即两个引脚头间距的两倍）。 4. 使用一滴强力胶（α - 氰基丙烯酸酯）将新引脚头牢固地粘在旧引脚头上。 5. 为了确保定位准确，可以先在条形板上焊接一些公引脚头制作一个DIY原型屏蔽板，将其插入Arduino，同时用屏蔽板固定新的母引脚头。 6. 当引脚头固定好后，将Arduino翻转过来，将所有引脚头弯曲成一定角度，使其与现有引脚头的焊点对齐。 7. 最后，将每个引脚头焊接到位，这样就可以使用廉价的条形板和引脚头制作自己的原型屏蔽板了。 这种改造方法成本低，且不影响Arduino的正常运行，改造后可以互换使用常规屏蔽板和DIY屏蔽板。 |步骤|操作| |----|----| |1|获取8针母PCB引脚头| |2|放置在Arduino引脚头旁| |3|调整间距| |4|用胶水固定| |5|制作DIY原型屏蔽板辅助定位| |6|弯曲引脚头| |7|焊接引脚头| #### 3. 编写Arduino库 Arduino开发环境自带了一系列实用的库，网上也有更多可用的库。但有时，创建自己的自定义库可以简化代码，并让其他人在他们的项目中复用你的功能。创建自定义库并不难，只要你会编写Arduino草图，就基本掌握了创建库所需的知识。 ##### 3.1 以草图形式开发功能 最初，功能可以直接作为Arduino草图来实现，这是一个很好的开始方式。在集成开发环境（IDE）中开发功能，可以