2.4　在串口监视器上显示模拟端口A0的输入值

在生活中，我们常常听人说声控、光控、人体感应，它们究竟是怎么一回事？如何用计算机显示屏显示它们的工作状态？现在，让我们进一步学习串口监视器显示实验吧！

2.4.1　实验描述

在串口监视器上显示模拟端口A0的输入值，每100ms刷新一次。

AU04A～AU04E的电路原理图、电路板图和实物图如图2.7所示。

2.4.2　知识要点

1.组装与焊接

在AU04A电路板上，安装并焊接1只10kΩ的电位器和3根排针。

在AU04B电路板上，安装并焊接1只10kΩ的电阻、1只光敏电阻和3根排针。

在AU04C电路板上，安装并焊接1只1kΩ的电阻、1只热敏电阻和3根排针。

在AU04D电路板上，安装并焊接1只1kΩ的电阻、1个SS-101人体红外模块和3根排针。

在AU04E电路板上，安装并焊接2只10kΩ的电阻、1只1MΩ的电阻、1只1µF的电解电容器、1只驻极体话筒、1只9014三极管和3根排针。注：电解电容器有正负极之分，较长的引脚为正极，较短的引脚为负极；驻极体话筒也有正负极之分，引脚焊盘与外壳相连，为话筒的负极；安装三极管时，三极管半圆应与符号半圆方向一致。

2.数字端口与模拟端口

前已述及，Arduino Uno开发板带有0～13共14个数字输入/输出端口，带有A0～A5共6个模拟输入端口。数字端口可输入/输出高电平或低电平；模拟端口既可输入高电平或低电平（具体用法见2.36节），又可输入0～5V的电压，具有10位的分辨率。比如：输入0V的电压时端口返回值为0，输入5V的电压时端口返回值为1023，输入0.00488V的电压时端口返回值为1，输入2.5V的电压时端口返回值为512。

2.4.3　编程要点

1.语句val=analogRead（0）；

该语句表示读出模拟端口A0的值，赋给变量val。

语法：

pin表示读取的模拟输入引脚号（0～6），返回值为整型数（0～1023），如果模拟输入引脚没有连接，返回值可能会因其他模拟端口输入或其他因素而受到干扰。Arduino Uno开发板模拟端口允许输入电压值为0～5V（注：如果输入电压值高于5V，模拟端口可能会被烧毁），对应返回值为0～1023的整数值，这表示端口识别电压精度为5V/1024个单位，每个单位对应约0.00488V（4.88mV）的电压。Arduino Uno开发板可运用analogRead函数测量电压值，测量方法如下：首先通过电阻串联电路，将测量电压转换为0～5V，并计算出换算比例，然后运用analogRead函数读取返回值，最后根据换算比例与识别精度计算出被测量的电压值。比如：被测量的电压值为12V，可用7kΩ的电阻（可由7个1kΩ的电阻串联而成）和5kΩ的电阻（可由2个10kΩ的电阻并联而成）组成电阻串联电路，换算比例为12∶5，识别精度为5V/1024个单位，如果返回值为X，那么测量的电压值U=（12X/1024）V。

2.Arduino Uno开发板模拟输入端口的编程方法

在loop函数中，定义整型变量val，读取模拟端口值并赋给变量val。

3.串口监视器打印变量数据

运用串口监视器打印变量数据，是串口监视器显示技术中的常用方法，一方面可以直观显示程序运行状态，另一方面能够直观显示变量数据的结果，用于编写、分析、调试、测试程序代码时参考使用，是学习Arduino编程应知、应会的知识。

串口监视器打印变量数据的编程方法：

第一步，在setup函数中，打开串口，设置数据传输速率为9600bps。

第二步，在loop函数中，定义整型变量val，读取模拟端口值，赋给变量val，将打印数据传输到串口，输出文本。为控制输出速度，有必要加入延时语句。具体用法见2.4.4节。

2.4.4　程序设计

（1）程序参考

（2）实验结果

代码上传成功后，单击编译器界面工具栏中的“工具”→“串口监视器”命令，串口监视器将显示模拟端口A0的输入值，每100ms刷新一次。

将AU04A电路板的排针插入Arduino Uno开发板上的5V、GND、A0端口，调节电位器的旋钮，可见串口监视器显示的数字在变化，最小值为0，最大值为1023。

将AU04B电路板的排针插入Arduino Uno开发板上的5V、GND、A0端口，挡住光敏电阻上方的光线，可见串口监视器显示的数字（　）；当光敏电阻上方的光线变亮时，串口监视器显示的数字（　）。（选择：A.变大 B.变小 C.不变）

将AU04C电路板的排针插入Arduino Uno开发板上的5V、GND、A0端口，挡住光敏电阻上方的光线，可见串口监视器显示的数字（　）；用手加热热敏电阻时，串口监视器显示的数字（　）。（选择：A.变大 B.变小 C.不变）

将AU04D电路板的排针插入Arduino Uno开发板上的5V、GND、A0端口，上传代码，单击编译器界面工具栏中的“工具”→“串口绘图器”命令，当人体靠近红外模块并且持续运动时，（　）；当人体远离红外模块或保持静止时，（　）。（选择：A.串口绘图器显示幅度为0的直线 B.串口绘图器显示幅度[1]为600的脉冲曲线）。

将AU04E电路板的排针插入Arduino Uno开发板上的5V、GND、A0端口，上传代码，单击编译器界面工具栏中的“工具”→“串口绘图器”命令，当大声喊叫时，（　）；当环境保持安静时，（　）。（选择：A.串口绘图器显示幅度大于600的脉冲曲线　B.串口绘图器显示幅度大于20、小于600的脉冲曲线　C.串口绘图器显示幅度小于20的脉冲曲线　D.串口绘图器显示幅度为0的直线）

2.4.5　拓展和挑战

将AU04A电路板的排针插入Arduino Uno开发板上的5V、GND、A0端口，调节电位器的旋钮，单击编译器界面工具栏中的“工具”→“串口监视器”命令，串口监视器显示“当前模拟端口A0的输入值为（　）”（括号内为模拟端口A0的输入值），每1000ms刷新一次。（提示：增加代码Serial.print（"当前模拟端口A0的输入值为 "）；将延时代码改为delay（1000）；。）