在Device Plus上，我们已经介绍过Arduino的各种应用及其作品案例，无论是创作什么样的作品，基础知识都非常关键。
因此，这次我们重新给大家带来了Arduino电子制作的核心基础知识，此次的分享嘉宾是著名的福田和宏老师，他因编写了《有这本书足够！用Arduino开始电子制作 超简单入门教程》等书籍而广为人知。

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机器人、无人机、智能音箱……等产品最近非常火爆，这些产品大多都配备了各类电子元器件。所谓的“电子元器件”就是用电驱动的零部件，其种类繁多，包括能发光的LED、旋转的电机、检测温度等的传感器，等等。机器人和无人机等产品也是由各类电子元器件组装而成的。
例如，就无人机而言，像驱动螺旋桨旋转的电机、用于检测机身倾斜度以及所处位置的传感器、控制器信号接收装置等，都属于电子元器件。

不仅仅是此类复杂的产品，就连家电产品及室内装饰、玩具等也用到了电子元器件。电子元器件随处可见，大大提高了我们的生活便利性。
另外，即便是个人制作作品，通过正确利用电子元器件，也可以实现各种各样的功能及创意表现。不仅仅是能动的作品，就连装饰品以及首饰，在电子元器件的帮助下，也可以实现发光等新的创意表现。

预计今后使用电子元器件制作作品的机会会越来越多。
因此，在本系列连载中，将给大家介绍电子元器件的使用方法以及控制电子元器件所用的Arduino相关的基础知识。

 

目录

1. 使用电子元器件制作作品
2. 通过程序控制电子元器件的Arduino
3. 不同类型的Arduino
4. Arduino的购买
5. 电子元器件的购买

 

1. 使用电子元器件制作作品

在进行作品的制作时，需要我们根据需求选择电机、LED以及开关等各种电子元器件，并且通过创建由这些电子元器件构成的电路，来让它们工作。
另外，为了控制这些电子元器件，还需要用到微控制器。所谓的“微控制器”，就是一种类似于电脑CPU的、通过程序进行工作的电子器件，堪称电子电路的中枢。通过微控制器的程序，可以实现对各电子元器件的控制。
以本文前面提到的无人机为例，无人机上配备的加速度传感器可以检测到机身的倾斜度。当检测到机身发生了倾斜时，在微控制器程序的控制下，通过电机调整速度等方式，各类电子元器件各司其职，从而将机身调整至水平状态。

2. 通过程序控制电子元器件的Arduino

“Arduino”是一种可以通过程序控制电子元器件的微控制器。Arduino具有数字输入输出引脚和模拟输入引脚，将电子元器件与这些引脚连接起来，就可以实现对电子元器件的控制。
比如，只要连接LED，就可以通过程序控制LED的点亮和熄灭。另外，如果将多个LED组合使用，还可以像显示屏一样，做出发光文字的效果。
另外，也可以使用多个开关，通过相应的操作，借助温度传感器获取室内温度，并根据温度状态通过程序改变其他电子元器件的工作状态。

目前，Arduino已经有控制程序的专用开发工具——“Arduino IDE”，将其安装在电脑上，就可以进行程序的开发工作。

Arduino的特点之一是其电子电路相对简单。实际上只要在Arduino的微控制器上，加装用来驱动的、可输出方波的晶体振荡器进行供电，就可以工作了。因此，在制作作品时，通过Arduino对工作情况和电路进行试运行确认之后，还可以仅将微控制器部分嵌入专用电路。小巧的“Arduino Nano”（后文会介绍）是Arduino家族的众多型号之一，其尺寸为45×18mm。但是如果只用其微控制器部分，则还可以将其安装到尺寸更小的作品之中。这不仅可以减小作品尺寸，还能起到减少电子元器件的数量、降低成本的效果。
比如，下方的照片就是将Arduino Nano所用的微控制器“ATmega328AU”安装在25mm见方的电路板上用来控制电子元器件的案例。如果进一步优化电路板的设计，还能够制作出尺寸更小、却具备与Arduino同等功能的微控制器主板。

此外，使用开源硬件也是Arduino的特点之一。各Arduino产品的设计图以及电路板的设计等信息是全部公开的，谁都可以查阅其设计图，并且只要稍加修改，就可以用到自己的作品中。而且，即使是通过修改Arduino的设计图而创建的电子电路，其发布与销售均不受限。我们甚至可以使用Arduino制作原型，自行设计电路板并以产品的形式进行销售。

3. 不同类型的Arduino

目前，市场上在售的Arduino有很多种型号。每种型号的功能及尺寸等各有不同，需要用户根据用途确定选用哪种型号。如果不清楚应该购买哪一款Arduino，则建议购买入门级型号“Arduino Uno”。

●入门级型号“Arduino Uno”

Arduino Uno是Arduino的入门级型号。它具有数字输入输出和模拟输入输出引脚，可以控制很多电子元器件。通过将电子元器件与它的各输入输出引脚连接起来，就可以使用程序轻松实现对这些电子元器件的控制。其尺寸约为68mm×53mm，大小正好可以放在手掌上。如果是制作可以拿在手里的这种尺寸的作品，则使用Arduino Uno就能实现相应的控制功能。
但是，从其时钟频率为16MHz的CPU、2KB的RAM、32KB的闪存看，其性能低于普通的电脑。该性能虽足以应对LED和电机等电子元器件的控制，但是并不适合用于需要进行深度学习以及图像处理等相关的应用。

●输入输出引脚更多的“Arduino Due”和“Arduino Mega”

相较于Arduino Uno，Arduino Due和Arduino Mega这两个型号配备了更多的输入输出引脚，可以连接和控制更多的电子元器件。而且，Arduino Due配备了模拟输出引脚，因此可以输出任何电压。另外，Arduino Uno等很多型号并没有配备模拟输出功能，而是采用能够输出伪模拟信号的PWM输出方式来对应。
相比Arduino Uno，可以储存用户程序的Flash存储器的空间更大，分别达到了256KB（Mega）和512KB（Due），能够处理更长的程序以及更大的数据量。并且，Arduino Due配备的是时钟频率为32MHz的CPU。
Arduino Due和Arduino Mega的尺寸约为100×53mm，是Arduino Uno的1.5倍左右，因此，这两种开发板不适合用于小型作品的制作。

●小型开发板：“Arduino Nano”和“Arduino Micro”

Arduino Nano和Arduino Micro是尺寸更小的Arduino产品，其尺寸仅为45×18mm左右，大小可以放置于成年人的食指上。由于它们的尺寸比Arduino Uno更小，所以非常适用于小型作品的制作。
功能方面与Arduino Uno几乎一样，所以即使在试制阶段使用Arduino Uno，之后实际进行作品制作时，也可以替换成Arduino Nano或Arduino Micro。

●可以实现无线通信的“Arduino Yún”

Arduino Uno等很多型号的开发板并没有配备LAN连接功能，所以仅凭Arduino无法通过互联网实现数据交换等功能。因此，在Arduino Uno的基础上配备了无线LAN功能的Arduino Yún应运而生。因其具有联网功能，所以可以通过外部输入的信息和操作来控制电子元器件。比如，在外出过程中也能启动空调，提前将房间内温度调整为舒适温度。

主要的Arduino型号的规格如下：

 

4. Arduino的购买

Arduino在各电子元器件商店均有销售。但是，主要的电子元器件商店均集中在日本秋叶原等中心位置，对于住得很远的部分用户而言，去实体店并非易事。虽然部分家电商场也有销售，但是仅限于一些特定的商店，所以购买并不方便。
因此，我建议您采用网购的方式购买。除了Amazon和乐天这类大型电商以外，还可以通过一些专门销售电子元器件的网售平台购买，比如：

・Switch Science
・RS Online
Arduino的售价因店铺而异，但如果是Arduino Uno这一型号的话，大约3,000日元左右就能买到。

另外，在购买时，除了Arduino本身以外，建议一同购买用来连接Arduino和电脑的“USB数据线”。需要注意的是，不同型号的Arduino产品，其USB数据线也存在差异。

●使用“USB 2.0数据线 A公-B公”的Arduino产品型号
Arduino Uno、Arduino Mega、Arduino Yún等

●使用“mini USB 2.0数据线 A公-mini B公”的Arduino产品型号
Arduino Nano

●使用“micro USB 2.0数据线 A公-micro B公”的Arduino产品型号
Arduino Due、Arduino Micro

在家电商场和100日元店也能买到USB数据线。但是，需要选择允许数据通信的产品。如果是充电专用的USB连接线，则无法向Arduino写入程序，敬请留意。

5. 电子元器件的购买

由于Arduino的用途在于电子元器件的控制，所以仅凭Arduino本身基本上无法实现任何功能。因此，还需要准备Arduino的控制对象——电子元器件，而电子元器件在电子元器件商店就能买到，比如下面这两家：

・秋月电子通商
・千石电商

也可以通过前面提到的可以购买Arduino的网售平台购买。另外，诸如Amazon、eBay、AliExpress等网售平台也有销售。
提到电子元器件，其种类非常多，其中包括LED、传感器、电机等。仅仅是LED，就有不同颜色、大小、电气特性等各式各样的产品在售。所以，网售平台销售的电子元器件甚至多达数万种，我们需要从中找到要用的电子元器件。
您可以通过在搜索框中输入关键字进行搜索，但如果您对电子产品还不够了解，我建议通过类别进行查找。因为通过类别和用途等进行筛选之后，能够更容易地找到想要的电子元器件。
比如，要在秋月电子通商的网站上寻找发白光的LED，就可以在页面左侧的类别清单里选择“LED”，然后再选择“3mm白色LED”或者“5mm白色LED”，这样，经过筛选的LED将一览无遗。然后我们就可以根据电气特性等要求从中选购了。

此外，在电子元器件的介绍中，还会提供电压和电流等工作条件，需要根据这些信息选择符合作品要求的产品。
但是，在电气特性方面，需要具备电气相关的专业知识才能进行判断。如果这方面的知识有所欠缺，则建议按照作品制作的参考文章等资料中提供的电子元器件信息直接购买。

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本文介绍了使用电子元器件进行作品制作时需要用到的Arduino。在下一篇文章中将为您介绍Arduino的开发环境、连接电子元器件并使其动起来的基础知识，敬请期待。

 

本系列连载的内容

第1篇：让电子元器件动起来！（本文）
第2回： Arduino的准备工作
第3回：用数字输出来控制LED点亮
第4回：LED的亮度调节
第5回：驱动电机并实现自动控制
第6回：读取开关状态
第7回：用模拟输入来读取电压
总结：Arduino电子制作基础知识总结！ 基于微控制器的电子制作基础之基础篇