Arduino在壓力監測項目開發中的應用研究

郎慶陽　吳明超　張楠　張亞軍

摘 要：對Arduino在項目開發中的優勢進行了分析。以壓力監測項目為例，論述了Arduino在項目開發過程中的應用，比較了傳統單片機與Arduino在項目開發方案上的不同。

關鍵詞：Arduino；壓力監測；應用研究

1 概述

廣義上講，Arduino是是一個公司，一個開放項目和一個用戶社區。狹義上講，Arduino是一款使用方便的開源電子原型平臺，包含硬件和軟件。Arduino相比于傳統單片機有很多優點，一是結構完整，采用完整的封裝形式，不用過于考慮具體電路設計；二是操作簡單，Arduino的編程難度遠遠低于其它單片機，使用者只要把精力放在項目的主要部分，不必擔心龐雜冗余，也不用分散精力編寫庫函數；三是資源豐富，有很多工程師、業余愛好者和專業人士通過網上的論壇、QQ群、微信群分享經驗心得和方案，使用者在開發項目的過程中可以很容易地找到所需的資源。隨著Arduino應用的不斷普及，其在工程項目設計研發中的應用也越來越多。相比較傳統單片機系統，Arduino的優勢是快速實現一個物理系統的原型，在項目開發過程中，有很多優勢和特點。

2 Arduino在壓力監測項目中的應用

液壓與氣壓傳動系統是工業領域常用的傳動系統，其是以流體（液壓油液或壓縮空氣）為工作介質進行能量傳遞和控制的一種傳動形式，廣泛應用于冶金、機械、石化、汽車、船舶等領域。對液壓或氣壓系統的壓力進行監測，是保證系統正常工作的必要措施。基礎的壓力監測裝置以單片機為核心，采用壓力傳感器采集液體或氣體壓力，經過處理，將壓力數值傳送到上位機，具體方案如圖1。

在項目開發過程中，各個部分均需要進行設計，特別是在需要快速進行方案驗證和原型制作的時候，比較耗費時間，并且容易出錯。將Arduino應用到項目開發過程中，特別是方案驗證部分，可以很大程度上簡化開發難度，提高開發效率。Arduino UNO控制板的方案如圖2所示。

Arduino UNO是基于ATmega328P單片機的開發板。它有14個數字輸入/輸出引腳，6個模擬輸入引腳，一個16 MHz的晶體振蕩器，一個USB接口，一個DC電源接口，一個ICSP接口，一個復位按鈕。它包含了單片機最小系統的全部內容，只用簡單地連接到計算機的USB接口，或者使用電源適配器，甚至是電池，就可以驅動。Arduino UNO提供了UART串口通信，在計算機上模擬出一個USB串口和計算機通信。Arduino IDE提供了串口監視器，可以收發文本數據。Arduino UNO預先燒錄了啟動加載器，無需使用外部硬件編程器。其具有模數轉換功能，擁有10位分辨率，可以將0～5V的電壓值轉變成0～1023的整數形式表示，完全滿足普通應用。

由于Arduino的集成性，項目相比較傳統單片機設計，省略掉了數模轉換、復位、時鐘、下載調試和串口通信等部分的設計，極大地提高了開發效率。

3 結語

總而言之，Arduino作為集成化程度很高的開發平臺，在項目開發過程中，特別是需要快速搭建原型進行功能驗證的情況下，確實是非常適用的，可以在很大程度上簡化方案，提高設計效率。但是，在實際應用過程中也需要注意到Arduino作為模塊化的控制板，其結構和尺寸都是固定的，在對電路尺寸和成本要求比較嚴格的項目中，不能作為最終的解決方案。另外，Arduino在使用中并不能像單片機一樣隨心所欲，在一些特定的項目中，也會受到一定限制。

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作者簡介：郎慶陽，男，講師，研究方向：機電一體化應用。