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 abs()
Arduino数学运算abs()是一个函数，它可以返回一个数值的绝对值。绝对值是指一个数值不考虑正负号的大小，例如abs(-5)和abs(5)都等于5。它的适应范围有：
1）计算两个数值之间的距离，例如两个坐标点的水平距离或垂直距离。
2）判断一个数值是否接近于零，例如判断一个浮点数是否为零时，可以使用abs()函数和一个很小的数值进行比较。
3）实现一些数学公式或算法，例如求解一元二次方程的根时，需要使用abs()函数判断判别式的正负。
应用场景：
1）距离计算：abs()函数常用于计算物体之间的距离。在机器人或无人驾驶车辆等应用中，可以通过测量两个位置之间的差值，并使用abs()函数获取其绝对值，以计算物体之间的距离。
2）误差处理：在控制系统中，经常需要计算测量值与目标值之间的误差。使用abs()函数可以获取误差的绝对值，以便进行判断、控制或调整。
3）数值处理：在处理传感器读数或其他数值时，可能需要确保计算结果始终为正数。使用abs()函数可以将任意数值转换为正数，以便进行后续的计算或处理。
使用abs()函数时，需注意以下几点：
1）abs()函数只能计算一个数值的绝对值，不能同时处理多个数值。如果需要计算多个数值的绝对值，可以多次调用abs()函数进行计算。
2）abs()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，对于整数类型，其范围可能存在限制，超出范围的计算结果可能不准确。
3）在使用abs()函数时，需要注意数据类型的范围和精度。确保所处理的数值在函数的有效范围内，以避免溢出或精度丢失的问题。
以下是Arduino数学运算abs()的三个实际运用程序案例：
案例一：使用超声波传感器和蜂鸣器实现倒车雷达功能。当超声波传感器检测到后方有障碍物时，蜂鸣器发出提示音。障碍物越近，提示音越快。使用abs()函数计算超声波传感器返回的时间和距离之间的关系，并根据距离控制蜂鸣器的频率。
// 定义超声波传感器的引脚
#define TRIG_PIN 2
#define ECHO_PIN 3
// 定义蜂鸣器的引脚
#define BUZZ_PIN 4
// 定义声速，单位为厘米每微秒
#define SOUND_SPEED 0.034
void setup() {
// 设置超声波传感器的引脚模式
pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
// 设置蜂鸣器为输出模式
pinMode(BUZZ_PIN, OUTPUT);
}
void loop() {
// 向超声波传感器发送10微秒的高电平信号
digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
// 接收超声波传感器返回的高电平信号，并计算持续时间
long duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
// 使用abs()函数计算距离，单位为厘米
int distance = abs(duration * SOUND_SPEED / 2);
// 如果距离小于200厘米，说明有障碍物
if (distance < 200) {
// 根据距离控制蜂鸣器的频率，距离越近，频率越高
int frequency = map(distance, 0, 200, 2000, 100);
// 让蜂鸣器发出提示音
tone(BUZZ_PIN, frequency);
delay(100);
noTone(BUZZ_PIN);
delay(100);
}
}
案例二：使用陀螺仪和LCD显示屏显示当前的倾斜角度。陀螺仪可以检测X轴和Y轴方向上的倾斜角度，范围为-90度到90度。使用abs()函数判断倾斜角度是否超过阈值，并在LCD显示屏上显示相应的提示信息。
// 引入Wire库和LiquidCrystal库
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal.h>
// 定义陀螺仪的地址
#define GYRO_ADDR 0x68
// 定义LCD显示屏的引脚
#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);
// 定义倾斜角度的阈值，单位为度
#define THRESHOLD 30
void setup() {
// 初始化串口通信，设置波特率为9600
Serial.begin(9600);
// 初始化I2C通信，加入I2C总线
Wire.begin();
// 向陀螺仪发送指令，激活陀螺仪
Wire.beginTransmission(GYRO_ADDR);
Wire.write(0x6B);
Wire.write(0);
Wire.endTransmission(true);
// 初始化LCD显示屏，设置列数为16，行数为2
lcd.begin(16, 2);
}
void loop() {
// 向陀螺仪发送指令，请求读取数据
Wire.beginTransmission(GYRO_ADDR);
Wire.write(0x3B);
Wire.endTransmission(false);
// 接收陀螺仪返回的数据，共14个字节
Wire.requestFrom(GYRO_ADDR, 14, true);
// 将数据转换为加速度和角速度，单位分别为加速度计的量程和每秒度数
int acc_x = Wire.read() << 8 | Wire.read();
int acc_y = Wire.read() << 8 | Wire.read();
int acc_z = Wire.read() << 8 | Wire.read();
int temp = Wire.read() << 8 | Wire.read();
int gyro_x = Wire.read() << 8 | Wire.read();
int gyro_y = Wire.read() << 8 | Wire.read();
int gyro_z = Wire.read() << 8 | Wire.read();
// 计算X轴和Y轴方向上的倾斜角度，单位为度，范围为-90到90
float angle_x = atan2(acc_x, sqrt(acc_y * acc_y + acc_z * acc_z)) * RAD_TO_DEG;
float angle_y = atan2(acc_y, sqrt(acc_x * acc_x + acc_z * acc_z)) * RAD_TO_DEG;
// 在LCD显示屏的第一行显示当前的倾斜角度，保留一位小数
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Angle X: ");
lcd.print(angle_x,1);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Angle Y: ");
lcd.print(angle_y,1);
lcd.print(" ");
// 使用abs()函数判断倾斜角度是否超过阈值，并在LCD显示屏上显示相应的提示信息
if (abs(angle_x) > THRESHOLD || abs(angle_y) > THRESHOLD) {
lcd.print("Warning!");
}
else {
lcd.print("Normal. ");
}
}
案例三：使用温湿度传感器和继电器控制风扇的开关。当温度高于设定的上限时，风扇开启；当温度低于设定的下限时，风扇关闭。使用abs()函数判断温度是否在设定的范围内，并根据温度控制继电器的状态。
// 引入DHT库
#include <DHT.h>
// 定义DHT传感器的类型和引脚
#define DHT_TYPE DHT11
#define DHT_PIN A0
// 创建DHT对象
DHT dht(DHT_PIN, DHT_TYPE);
// 定义继电器的引脚
#define RELAY_PIN A1
// 定义温度的上限和下限，单位为摄氏度
#define UPPER_LIMIT 30.0
#define LOWER_LIMIT 25.0
void setup() {
// 初始化DHT传感器
dht.begin();
// 设置继电器为输出模式，并初始化为低电平，即风扇关闭
pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);
}
void loop() {
// 获取当前的温度，单位为摄氏度
float temp = dht.readTemperature();
// 使用abs()函数判断温度是否在设定的范围内
if (abs(temp - UPPER_LIMIT) < 0.5 || abs(temp - LOWER_LIMIT) < 0.5) {
// 如果温度接近上限或下限，不改变继电器的状态，保持风扇的开关状态不变
return;
}
else if (temp > UPPER_LIMIT) {
// 如果温度高于上限，将继电器设置为高电平，即风扇开启
digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);
}
else if (temp < LOWER_LIMIT) {
// 如果温度低于下限，将继电器设置为低电平，即风扇关闭
digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);
}
}
案例四：距离计算：
int currentPosition = 100; // 当前位置
int targetPosition = 150; // 目标位置
int distance = abs(targetPosition - currentPosition); // 计算当前位置与目标位置之间的距离
Serial.print("Distance: ");
Serial.println(distance);
在此案例中，使用abs()函数计算当前位置与目标位置之间的距离。然后，将距离输出到串口监视器，用于调试或显示目的。
案例五：误差处理：
int targetValue = 100; // 目标值
int measuredValue = analogRead(A0); // 测量值
int error = targetValue - measuredValue; // 计算误差值
int absoluteError = abs(error); // 获取误差值的绝对值
// 根据误差值进行控制或调整
if (absoluteError > 10) {
// 进行相应的控制操作
}
在此案例中，使用abs()函数计算目标值与测量值之间的误差，并获取误差的绝对值。然后，根据绝对误差进行相应的控制或调整操作。
案例六：数值处理：
int sensorValue = analogRead(A0); // 读取传感器值
int positiveValue = abs(sensorValue); // 获取传感器值的绝对值
// 对绝对值进行进一步处理
// ...
在此案例中，使用abs()函数获取传感器值的绝对值。然后，可以对绝对值进行进一步的处理，例如进行特定的计算、比较或输出。