Arduino中最常用的四个I/O 函数：digitalRead()/Write()、analogRead()/Write()

Arduino以其简单易用性而闻名，这很大程度上归功于其提供的简易I/O (输入/输出) 函数。本文将深入探讨Arduino中最常用的四个I/O 函数：digitalRead()、digitalWrite()、analogRead()和analogWrite()，并通过具体的示例代码来演示它们的使用方法及注意事项。

一、数字读写：掌控高低电平的艺术 ( digitalRead() & digitalWrite() )

Arduino板载了许多数字引脚，这些引脚只能处于两种状态：高电平(HIGH，通常为5V)或低电平(LOW，通常为0V)。digitalWrite()用于将数字引脚设置为高电平或低电平，而digitalRead()用于读取数字引脚的当前状态。

digitalWrite() 函数详解：

语法：digitalWrite(pin, value);

参数：

• pin: 需要控制的数字引脚号 (例如：2, 7, 13)。
• value: 要设置的值，可以是 HIGH 或 LOW。

示例：将数字引脚13设置为高电平：

digitalWrite(13, HIGH);

这将使连接到数字引脚13的LED灯亮起（前提是LED灯正确连接到引脚13和GND）。要将它熄灭，则使用：

digitalWrite(13, LOW);

digitalRead() 函数详解：

语法：digitalRead(pin);

参数：

• pin: 需要读取的数字引脚号。

返回值：

• HIGH: 如果引脚处于高电平。
• LOW: 如果引脚处于低电平。

示例：读取数字引脚2的状态，并将结果打印到串口监视器：

int sensorPin =2;
int sensorValue =0;

void setup() {
Serial.begin(9600);// 初始化串口通信
pinMode(sensorPin,INPUT);// 设置引脚2为输入模式
}

void loop() {
  sensorValue =digitalRead(sensorPin);
Serial.println(sensorValue);
delay(100);// 延时100毫秒
}

这段代码将数字引脚2设置为输入模式，然后不断读取引脚2的状态，并将读取的结果（HIGH或LOW）打印到串口监视器。注意pinMode()函数，它用于设置引脚的模式，对于数字引脚，可以使用INPUT (输入) 或 OUTPUT (输出)。

二、模拟读取：感知模拟世界的细微变化 ( analogRead() )

Arduino也拥有模拟引脚，它们可以读取0到5V之间的电压值，并将其转换为0到1023之间的数字值。analogRead()函数用于读取模拟引脚的电压值。

analogRead() 函数详解：

语法：analogRead(pin);

参数：

• pin: 需要读取的模拟引脚号 (通常是A0-A5)。

返回值：

• 0-1023 之间的整数，代表模拟电压值。0对应0V，1023对应5V。

示例：读取模拟引脚A0的值，并将结果打印到串口监视器：

int sensorPin = A0;
int sensorValue =0;

void setup() {
Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  sensorValue =analogRead(sensorPin);
Serial.println(sensorValue);
delay(100);
}

这段代码读取模拟引脚A0的电压值，并将结果打印到串口监视器。你可以将一个电位器连接到A0引脚和GND，然后通过旋转电位器来改变电压值，观察串口监视器中的数值变化。

三、模拟写入：精准控制PWM输出 ( analogWrite() )

analogWrite()函数用于向数字引脚输出脉冲宽度调制(PWM)信号。PWM信号并非真正的模拟信号，而是通过快速切换高低电平来模拟模拟输出，从而实现对电压的精细控制。

analogWrite() 函数详解：

语法：analogWrite(pin, value);

参数：

• pin: 支持PWM输出的数字引脚 (并非所有数字引脚都支持PWM，具体支持的引脚请参考Arduino型号的规格说明)。
• value: 0-255之间的整数，代表PWM占空比。0对应0%占空比(低电平)，255对应100%占空比(高电平)。

示例：使用PWM控制LED的亮度：

int ledPin =9;// 假设引脚9支持PWM

void setup() {
pinMode(ledPin,OUTPUT);
}

void loop() {
for(int i =0; i <256; i++){
analogWrite(ledPin, i);
delay(10);
}
for(int i =255; i >=0; i--){
analogWrite(ledPin, i);
delay(10);
}
}