面向开发者的电子控制入门 — 从 Arduino 到 AI 机器人

[阶段 1] Arduino 基础（本文）
    └── LED、按钮、传感器、伺服电机
[阶段 2] ESP32 IoT
    └── WiFi、MQTT、Web 仪表盘
[阶段 3] Raspberry Pi + 摄像头
    └── 计算机视觉、边缘 AI
[阶段 4] ROS 2 机器人
    └── 自主导航、机械臂
[阶段 5] AI + 硬件融合
    └── 语音识别机器人、智能家居

数字：0 或 1（开/关）
  → LED 控制、按钮读取
  → Arduino: digitalRead(), digitalWrite()

模拟：0~1023 连续值
  → 温度传感器、光敏传感器
  → Arduino: analogRead(), analogWrite()（PWM）

V = I × R

V（电压）= 5V（Arduino 默认）
R（电阻）= 220Ω（LED 保护用）
I（电流）= 5V / 220Ω = 22.7mA ✅（LED 安全范围）

Arduino Uno R4:
  数字引脚: D0~D13（输入/输出）
  模拟引脚: A0~A5（输入）
  PWM 引脚: D3, D5, D6, D9, D10, D11（伪模拟输出）
  电源: 5V, 3.3V, GND

Arduino D13 ──[220Ω]──[LED(+)]──[LED(-)]── GND

// Blink — 电子控制的 Hello World
void setup() {
    pinMode(13, OUTPUT);  // 将 D13 设为输出模式
}

void loop() {
    digitalWrite(13, HIGH);  // LED ON
    delay(1000);             // 等待 1 秒
    digitalWrite(13, LOW);   // LED OFF
    delay(1000);             // 等待 1 秒
}

# MicroPython（在 ESP32 上运行）
from machine import Pin
import time

led = Pin(13, Pin.OUT)

while True:
    led.value(1)   # ON
    time.sleep(1)
    led.value(0)   # OFF
    time.sleep(1)

const int buttonPin = 2;
const int ledPin = 13;
int buttonState = 0;

void setup() {
    pinMode(ledPin, OUTPUT);
    pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);  // 使用内部上拉电阻
}

void loop() {
    buttonState = digitalRead(buttonPin);

    if (buttonState == LOW) {  // 按钮被按下（因为是 PULLUP，所以是 LOW）
        digitalWrite(ledPin, HIGH);
    } else {
        digitalWrite(ledPin, LOW);
    }
}

#include <DHT.h>

#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    dht.begin();
}

void loop() {
    float humidity = dht.readHumidity();
    float temperature = dht.readTemperature();

    Serial.print("温度: ");
    Serial.print(temperature);
    Serial.print("°C / 湿度: ");
    Serial.print(humidity);
    Serial.println("%");

    delay(2000);
}

#include <Servo.h>

Servo myServo;

void setup() {
    myServo.attach(9);  // 将伺服电机连接到 D9 引脚
}

void loop() {
    // 0 度 → 180 度扫描
    for (int angle = 0; angle <= 180; angle += 10) {
        myServo.write(angle);
        delay(50);
    }
    // 180 度 → 0 度扫描
    for (int angle = 180; angle >= 0; angle -= 10) {
        myServo.write(angle);
        delay(50);
    }
}

const int ledPin = 9;  // PWM 引脚

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

void loop() {
    // Fade in
    for (int brightness = 0; brightness <= 255; brightness += 5) {
        analogWrite(ledPin, brightness);
        delay(30);
    }
    // Fade out
    for (int brightness = 255; brightness >= 0; brightness -= 5) {
        analogWrite(ledPin, brightness);
        delay(30);
    }
}

[Arduino 传感器] → [ESP32 WiFi] → [K8s MQTT Broker]
                                        ↓
                               [AI 推理（GPU 服务器）]
                                        ↓
                               [控制命令 → 电机/LED]