第04章 Arduino常用器件原理

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1、第第4 4章章 ArduinoArduino常用器件原理常用器件原理本章内容本章内容： 色环电阻阻值的识别色环电阻阻值的识别 光敏电阻的工作原理光敏电阻的工作原理 蜂鸣器的基本原理及使用蜂鸣器的基本原理及使用 二极管、三极管的基本原理及作用二极管、三极管的基本原理及作用 数码管的工作原理数码管的工作原理 LCD1602y液晶显示器的工作原理液晶显示器的工作原理 4.1 4.1 色环电阻阻值的识别色环电阻阻值的识别 电阻的种类电阻的种类按材料分，有碳膜电阻、水泥电按材料分，有碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻和线绕电阻等不同类型；按功率阻、金属膜电阻和线绕电阻等不同类型；按功率分有分有1/16W、

2、1/8W、 1/4W、 1/2W、 1W、 2W电阻电阻最常见的就是色环碳膜电阻如图最常见的就是色环碳膜电阻如图1所示所示1. 电阻电阻(a) 四环电阻四环电阻(b) 五环电阻五环电阻图图1 色环电阻图色环电阻图 色环电阻的基本单位有：欧姆色环电阻的基本单位有：欧姆()、千欧、千欧(K)、兆欧兆欧(M)。2. 色环电阻阻值的识别色环电阻阻值的识别 其中四环电阻前二环为数字，第三环表示阻值其中四环电阻前二环为数字，第三环表示阻值倍乘的数，最后一环为误差；五环电阻前三环为数倍乘的数，最后一环为误差；五环电阻前三环为数字，第四环表示阻值倍乘的数，最后一环为误差。字，第四环表示阻值倍乘的数，最后一环为

3、误差。 误差通常也是金、银和棕三种颜色，金的误差误差通常也是金、银和棕三种颜色，金的误差为为5%，银的误差为，银的误差为10%，棕色的误差为，棕色的误差为1%，无色，无色的误差为的误差为20%，另外偶尔还有以绿色代表误差的，另外偶尔还有以绿色代表误差的，绿色的误差为绿色的误差为0.5%。图图2 色环电阻识别原理图色环电阻识别原理图阻值阻值1 K 误差误差10%1 M2.74 K1 K560 K 4.2 4.2 光敏电阻的工作原理光敏电阻的工作原理 光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料镉，另外还有硒、硫化铝、

4、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照下，其阻值。这些制作材料具有在特定波长的光照下，其阻值迅速减小的特性。迅速减小的特性。1. 光敏电阻光敏电阻 光敏电阻的工作原理基于内光电效应。在半导光敏电阻的工作原理基于内光电效应。在半导体光敏材料的两端装上电极引线，将其封装在带有体光敏材料的两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度2. 光敏电阻工作原理光敏电阻工作原理图图3 光敏电阻实物图光敏电阻实物图，两电极常做成梳状。在有光照射时，射入的光强，两电极常做成梳状。在有光照射时，射入的光强，电阻减小，射入的

5、光弱，电阻增大。光敏电阻实，电阻减小，射入的光弱，电阻增大。光敏电阻实物图如图物图如图3所示。所示。 4.3 4.3 蜂鸣器的工作原理蜂鸣器的工作原理 图图4所示，为蜂鸣器的实物图。小型蜂鸣器因其所示，为蜂鸣器的实物图。小型蜂鸣器因其体积小体积小(直径只有直径只有 6mm)、重量轻、价格低、结构牢、重量轻、价格低、结构牢靠，而广泛地应用在各种需要发声的电器设备、电靠，而广泛地应用在各种需要发声的电器设备、电 子子 制作和单片机等电路中。制作和单片机等电路中。1. 蜂鸣器蜂鸣器 图图4 蜂鸣器实物图蜂鸣器实物图 蜂鸣器一般分为有源和无源两种，如图蜂鸣器一般分为有源和无源两种，如图5所示。所示。2

6、. 有源无源蜂鸣器有源无源蜂鸣器(a) 有源蜂鸣器有源蜂鸣器(b) 无源蜂鸣器无源蜂鸣器图图5 有源有源/无源蜂鸣器无源蜂鸣器 从外观上看，两种蜂鸣器好像一样，如果将蜂从外观上看，两种蜂鸣器好像一样，如果将蜂鸣器引脚朝上时，可以看到，有绿色电路板的是一鸣器引脚朝上时，可以看到，有绿色电路板的是一种无源蜂鸣器，没有电路板而使用黑胶密封的是一种无源蜂鸣器，没有电路板而使用黑胶密封的是一种有源蜂鸣器。种有源蜂鸣器。从外观上并不能绝对的区分出有源与无源，最可靠从外观上并不能绝对的区分出有源与无源，最可靠的做法除了查看产品的参数手册以外，还有就是使的做法除了查看产品的参数手册以外，还有就是使用万用表测试

7、蜂鸣器电阻，只有用万用表测试蜂鸣器电阻，只有 8 或者或者 16 的是的是无源蜂鸣器，电阻在几百欧以上的是有源蜂鸣器。无源蜂鸣器，电阻在几百欧以上的是有源蜂鸣器。 有源蜂鸣器直接接上额定电源（新的蜂鸣器在有源蜂鸣器直接接上额定电源（新的蜂鸣器在标签上都有注明）就可以连续发声，而无源蜂鸣器标签上都有注明）就可以连续发声，而无源蜂鸣器则和电磁扬声器一样，需要接在音频输出电路中才则和电磁扬声器一样，需要接在音频输出电路中才能发声。能发声。实践操作实践操作1 1： 参考图参考图 6 所示电路原理图，当正常环境光线时，蜂鸣所示电路原理图，当正常环境光线时，蜂鸣器不发声，当用手遮住光敏电阻时，蜂鸣器鸣叫。

8、器不发声，当用手遮住光敏电阻时，蜂鸣器鸣叫。图图6 光敏电阻光敏电阻/蜂鸣器实验连接图蜂鸣器实验连接图参考代码参考代码：int photocellPin = 2; /定义变量定义变量photocellsh=2，为电压读取端口。，为电压读取端口。int buzzer = 12; /定义变量定义变量ledPin=12，为，为led 电平输出端口电平输出端口int val = 0; /定义定义val变量的起始值变量的起始值void setup() pinMode(buzzer, OUTPUT); /使使ledPin为输出模式为输出模式void loop() val = analogRead(phot

9、ocellPin); /从传感器读取值从传感器读取值 if(val=512) /512=2.5V /想让传感器敏感一些的时候，把数值调高想让传感器敏感一些的时候，把数值调高 /想让传感器迟钝的时候把数值调低。想让传感器迟钝的时候把数值调低。 buzzer(100); / digitalWrite(buzzer, HIGH); /当当val小于小于512(2.5V)的时候，的时候，led亮。亮。 else digitalWrite(buzzer, LOW); void buzzer(int n) for(i=0;in;i+) /输出一个频率的声音输出一个频率的声音 digitalWrite(bu

10、zzer,HIGH); /发声音发声音 delay(1); /延时延时1ms digitalWrite(buzzer,LOW); /不发声音不发声音 delay(1); /延时延时ms 4.4 4.4 晶体管的工作原理晶体管的工作原理 二极管二极管(diode)是一种半导体电子元件，由一种叫是一种半导体电子元件，由一种叫PN结结的半导体制成，从的半导体制成，从P型半导体型半导体中引出导线叫正极中引出导线叫正极，从，从N型半导体型半导体中引出导线叫负极。二极管的一个实中引出导线叫负极。二极管的一个实物图如图物图如图7所示，二极管的电路符号如图所示，二极管的电路符号如图8所示。所示。1. 二极管二

11、极管图图7 二极管实物图二极管实物图图图8 二极管电路符号二极管电路符号 二极管具有正向导通，反向截止的特点。二极二极管具有正向导通，反向截止的特点。二极管的正向电阻很小，一般在几欧姆至几百欧姆，甚管的正向电阻很小，一般在几欧姆至几百欧姆，甚至更小，反向电阻很大，一般在几十千欧姆至几十至更小，反向电阻很大，一般在几十千欧姆至几十兆欧姆。兆欧姆。2. 二极管的特性二极管的特性图图9 二极管伏安特性曲线二极管伏安特性曲线 二极管伏安特性曲二极管伏安特性曲线加在线加在PN结两端的结两端的电压电压和流过二极管的和流过二极管的电流电流之之间的关系曲线称为伏安间的关系曲线称为伏安特性曲线。二极管的伏特性曲