什么是Arduino？
Arduino 是一款开源的电子原型平台，它可以让你用简单的硬件和软件来创建各种创意的项目。无论你是初学者还是专家，Arduino 都能为你提供无限的可能性。你可以用 Arduino 来控制传感器、灯光、马达、机器人、物联网设备等等，只要你能想到的，Arduino 都能帮你实现。
如果你想了解更多关于 Arduino 的信息，你可以访问 Arduino 的官方网站，那里有丰富的资源和教程供你参考。你也可以加入 Arduino 的社区，和来自世界各地的爱好者、学生、设计师和工程师交流心得和经验。此外，你还可以使用 Arduino 的在线编程工具，在云端编写代码并上传到你的开发板上。
Arduino 是一个不断发展和创新的平台，它有着广泛的应用领域和潜力。这里希望本手册能激发你对 Arduino 的兴趣和热情，让你享受 Arduino 带来的创造力和乐趣
维基百科的定义
Arduino 是一个开源嵌入式硬件平台，用来供用户制作可交互式的嵌入式项目。此外 Arduino 作为一个开源硬件和开源软件的公司，同时兼有项目和用户社群。该公司负责设计和制造Arduino电路板及相关附件。这些产品按照GNU宽通用公共许可证（LGPL）或GNU通用公共许可证（GPL）许可的开源硬件和软件分发的，Arduino 允许任何人制造 Arduino 板和软件分发。 Arduino 板可以以预装的形式商业销售，也可以作为 DIY 套件购买。
Arduino 2005 年时面世，作为意大利伊夫雷亚地区伊夫雷亚互动设计研究所的学生设计，目的是为新手和专业人员提供一种低成本且简单的方法，以建立使用传感器与环境相互作用的装置。初学者和爱好者可用Arduino制造传感器、简单机器人、恒温器和运动检测器等装置。
Arduino 这个名字来自意大利伊夫雷亚的一家酒吧，该项目的一些创始人过去常常会去这家酒吧。 酒吧以伊夫雷亚的 Arduin（Arduin of Ivrea）命名，他是伊夫雷亚边疆伯爵，也是 1002 年至 1014 年期间的意大利国王。
十七、Arduino数学运算 pow()
pow()是Arduino中的数学运算函数，用于计算一个数的幂。它接受两个参数：底数和指数，并返回计算结果。它的适用范围：
1）计算一些数学公式或算法，例如二项式定理、牛顿法、快速幂等。
2）实现一些物理模拟或控制，例如重力、摩擦力、指数衰减等。
3）实现一些特殊的效果，例如音量调节、LED灯的呼吸灯等。
应用场景：
1）数值计算：pow()函数常用于进行数值计算，特别是涉及幂运算的场景。例如，计算物体的体积、面积或进行复杂的数学公式计算时，可以使用pow()函数。
2）信号处理：在某些应用中，可能需要对信号进行幂次运算，如信号放大、衰减或变换。pow()函数可以用于进行信号处理，以实现特定的信号转换功能。
3）控制系统：在控制系统中，可能需要进行指数运算来调整控制量的响应。pow()函数可以用于控制系统的非线性响应，以满足特定的控制要求。
使用pow()函数时，需要注意以下事项：
1）pow()函数可以接受整数或浮点数作为参数，但是返回的结果类型与参数类型相同。如果要将结果赋值给不同类型的变量，需要进行类型转换。
2）pow()函数只能接受两个参数，分别是底数和指数。如果要计算多个数值的幂，需要分别调用pow()函数或使用乘法运算符。
3）pow()函数使用浮点数运算，所以可能会产生舍入误差或溢出。如果需要更精确或更大范围的计算，可以使用其他库或方法。
4）pow()函数的参数可以是整数类型（如int、long等）或浮点数类型（如float、double等）。但需要注意，如果参数是整数类型，结果可能会被截断为整数，导致精度丢失。若需要保持浮点数精度，建议使用浮点数类型作为参数。
5）底数和指数可以是正数、负数或零。函数会根据指数的正负自动计算结果。
6）在使用pow()函数时，需要注意数值范围和溢出问题。确保所使用的数值在函数的有效范围内，并注意避免溢出。
以下是Arduino数学运算pow()的三个实际运用程序案例：
案例一：使用电位器和LCD显示屏实现二项式定理的计算。当电位器旋转时，LCD显示屏显示(a+b)^n的结果，其中a和b是固定的常数，n是电位器的读数。使用pow()函数计算幂运算。
// 引入LiquidCrystal库
#include <LiquidCrystal.h>
// 定义电位器和LCD显示屏的引脚
#define POT_PIN A0
#define RS_PIN 7
#define EN_PIN 8
#define D4_PIN 9
#define D5_PIN 10
#define D6_PIN 11
#define D7_PIN 12
// 创建LiquidCrystal对象，指定引脚顺序
LiquidCrystal lcd(RS_PIN, EN_PIN, D4_PIN, D5_PIN, D6_PIN, D7_PIN);
// 定义二项式定理中的常数a和b
#define A 2.0
#define B 3.0
void setup() {
// 初始化LCD显示屏，设置列数为16，行数为2，并清屏
lcd.begin(16,2);
lcd.clear();
}
void loop() {
// 读取电位器的模拟值，并将其映射到0-10范围内作为指数n
int pot_value = analogRead(POT_PIN);
int n = map(pot_value, 0, 1023, 0, 10);
// 使用pow()函数计算(a+b)^n的结果，并保留两位小数
float result = pow(A + B, n);
result = round(result * 100) / 100.0;
// 在LCD显示屏上显示当前的指数n和结果result
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("(a+b)^n = ");
lcd.print(result);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("n = ");
lcd.print(n);
}
案例二：使用温度传感器和LED灯实现温度指示功能。当温度高于设定的阈值时，LED灯闪烁。LED灯的闪烁频率随着温度的升高而升高，并呈指数关系。使用pow()函数计算闪烁频率。
// 引入OneWire库和DallasTemperature库
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
// 定义温度传感器和LED灯的引脚
#define TEMP_PIN A0
#define LED_PIN 13
// 创建OneWire对象，指定引脚
OneWire oneWire(TEMP_PIN);
// 创建DallasTemperature对象，指定OneWire对象
DallasTemperature sensors(&oneWire);
// 定义温度的阈值和范围，单位为摄氏度
#define TEMP_THRESHOLD 30.0
#define TEMP_MIN 30.0
#define TEMP_MAX 50.0
// 定义LED灯的闪烁频率的范围，单位为赫兹
#define FREQ_MIN 1.0
#define FREQ_MAX 10.0
// 定义LED灯的闪烁频率的指数系数
#define FREQ_EXP 1.5
void setup() {
// 初始化温度传感器
sensors.begin();
// 设置LED灯为输出模式，并初始化为低电平
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
digitalWrite(LED_PIN, LOW);
}
void loop() {
// 请求温度传感器读取数据，并获取当前的温度，单位为摄氏度
sensors.requestTemperatures();
float temp = sensors.getTempCByIndex(0);
// 如果温度高于阈值
if (temp > TEMP_THRESHOLD) {
// 使用pow()函数计算LED灯的闪烁频率，并将其映射到合理的范围内
float freq = pow(temp - TEMP_THRESHOLD, FREQ_EXP);
freq = constrain(freq, FREQ_MIN, FREQ_MAX);
// 根据闪烁频率计算闪烁间隔，单位为毫秒
int interval = 1000 / (2 * freq);
// 让LED灯闪烁
digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
delay(interval);
digitalWrite(LED_PIN, LOW);
delay(interval);
}
}
案例三：使用光敏电阻和蜂鸣器实现声光控制功能。当光敏电阻检测到光线时，蜂鸣器发出声音。声音的音调随着光线的强弱而变化，并呈指数关系。使用pow()函数计算音调。
// 定义光敏电阻和蜂鸣器的引脚
#define LDR_PIN A0
#define BUZZ_PIN 3
// 定义光敏电阻的读数的范围
#define LDR_MIN 0
#define LDR_MAX 1023
// 定义蜂鸣器的音调的范围，单位为赫兹
#define TONE_MIN 100
#define TONE_MAX 1000
// 定义蜂鸣器的音调的指数系数
#define TONE_EXP 1.2
void setup() {
// 设置蜂鸣器为输出模式
pinMode(BUZZ_PIN, OUTPUT);
}
void loop() {
// 读取光敏电阻的模拟值，并将其映射到0-1023范围内
int ldr_value = analogRead(LDR_PIN);
ldr_value = map(ldr_value, LDR_MIN, LDR_MAX, 0, 1023);
// 使用pow()函数计算蜂鸣器的音调，并将其映射到合理的范围内
int tone_value = pow(ldr_value, TONE_EXP);
tone_value = map(tone_value, pow(LDR_MIN, TONE_EXP), pow(LDR_MAX, TONE_EXP), TONE_MIN, TONE_MAX);
// 让蜂鸣器发出声音，持续100毫秒，然后停止100毫秒，形成节奏感
tone(BUZZ_PIN, tone_value);
delay(100);
noTone(BUZZ_PIN);
delay(100);
}
案例四：数值计算：
float radius = 3.5; // 圆的半径
float volume = pow(radius, 3) * PI; // 计算圆的体积
Serial.print("Volume of the sphere: ");
Serial.println(volume);
在此案例中，使用pow()函数计算半径为3.5的球体的体积。然后，将计算结果输出到串口监视器，用于显示或后续的处理。
案例五：信号处理：
int inputSignal = analogRead(A0); // 读取输入信号值
float amplifiedSignal = pow(inputSignal, 2); // 对输入信号进行平方（信号放大）
analogWrite(9, amplifiedSignal); // 输出放大后的信号到PWM引脚
在此案例中，使用pow()函数对输入信号进行平方运算，实现信号放大的效果。然后，将放大后的信号作为PWM信号输出到引脚，以控制外部设备或执行特定的操作。
案例六：控制系统：
float controlInput = 0.6; // 控制输入量
float controlOutput = pow(controlInput, 0.5); // 对控制输入量进行开方
// 使用开方后的结果进行后续的控制处理
// ...
在此案例中，使用pow()函数对控制输入量进行开方运算，以实现控制系统的非线性响应。然后，可以使用开方后的结果进行后续的控制处理，例如进行比较、计算或输出。
案例七：计算圆的面积：
float radius = 5.0; // 圆的半径
float area = PI * pow(radius, 2); // 计算圆的面积
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
Serial.print("圆的面积：");
Serial.println(area);
delay(1000);
}
在这个例子中，我们使用pow()函数计算圆的面积。底数为半径，指数为2，即半径的平方。
案例八：计算复利：
float principal = 1000; // 本金
float interestRate = 0.05; // 年利率
int duration = 5; // 存款期限（年）
float compoundAmount = principal * pow(1 + interestRate, duration); // 计算复利总额
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
Serial.print("复利总额：");
Serial.println(compoundAmount);
delay(1000);
}
在这个例子中，我们使用pow()函数计算复利总额。底数为1加上年利率，指数为存款期限。
案例九：控制LED的亮度渐变：
i
nt ledPin = 9; // LED引脚
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
for (int i = 0; i <= 255; i++) {
int brightness = pow(i, 2) / 255; // 计算亮度值
analogWrite(ledPin, brightness); // 控制LED的亮度
delay(10);
}
}
在这个例子中，我们使用pow()函数计算LED的亮度值，通过循环逐渐改变LED的亮度，实现灯光的渐变效果。