代码收藏家技术教程 2024-09-18

Arduino编程语言及物联网中的条件语句、循环语句、变量、数组与函数详解

注释

当编写代码时，注释(comments)非常重要。注释是对代码的解释和说明，且对于其他开发者或者自己日后需要修改代码的时候，都非常有帮助。注释可以提高代码的可读性和可维护性，并且可以帮助自己更好地理解代码。
注释由双斜线//或者斜线星号/*...*/来表示。单行注释以两个斜线开头，多行注释则以斜线星号开头，以星号斜线结尾。
// 这是一个单行注释

/*
这是一个多行注释
它可以跨越多行
*/
注释可以用来解释代码的功能，算法或者实现细节。
1、函数或者方法的用途
2、参数的说明
3、返回值的说明
4、代码实现的说明
5、代码的限制或者假设条件
6、作者信息、创建时间、修改时间
注释应该尽可能的清晰、简洁和明了，同时避免无用的注释，以免给代码带来混淆和干扰。注释应该随着代码一起更新，以确保注释和代码的一致性。

变量

当编写程序时，变量是一个非常基本的概念。一个变量可以存储一个值，这个值可以是数字、字符串、布尔值、对象等。
在Arduino编程语言中，变量需要使用前声明。
数据类型 变量名;
数据类型指定变量可以存储的数据类型。
1、int: 整数类型，占用2个字节，可以表示范围从-32768到32767之间的整数。
2、float: 浮点数类型，占用4个字节，可以表示小数。
3、char: 字符类型，占用1个字节，可以表示一个字符。
4、bool: 布尔类型，占用1个字节，只有两个值true或false。
变量名是标识符，命名规则为字母、数字、下划线的组合，第一个字符不能是数字。
// 声明一个名为a的整型变量
int a;
// 声明一个名为b的浮点型变量，并初始化为3.14
float b = 3.14;
// 声明一个名为c的字符型变量，并初始化为字符'A'
char c = 'A';
// 声明一个名为d的布尔型变量，并初始化为true
bool d = true;
变量在程序中可以被赋值或者修改。
// 初始化a为10
int a = 10;
// 修改a的值为20
a = 20;
除上述基本数据类型外，Arduino还支持其他的数据类型，如字符串类型String，数组类型等。在使用变量时，需要根据需求选择合适的数据类型，避免浪费内存。

条件语句

当需要根据某个条件来执行不同的代码时，就需要使用条件语句。在Arduino编程语言中，常见的条件语句有if和switch。

if语句

if语句是最基本的条件语句。
if (condition) {
  // if条件成立时要执行的代码
}
其中，condition是一个条件表达式，如果这个条件表达式的值为真，则执行花括号中的代码块。
如果需要在条件不成立时执行代码，则可以添加else语句。
if (condition) {
	// if条件成立时要执行的代码
} else {
	// if条件不成立时要执行的代码
}
当然，也可以在else语句后面添加一个if语句，从而实现多个条件判断。这个语法结构被称为else if。
if (condition1) {
  // if条件1成立时要执行的代码
} else if (condition2) {
  // if条件2成立时要执行的代码
} else {
  // 如果以上条件都不成立，则执行这里的代码
}

switch语句

switch语句也是一种条件语句，通常用于比较一个变量与一系列常量值。
switch (variable) {
  case value1:
    // 如果variable的值等于value1，则执行这里的代码
    break;
  case value2:
    // 如果variable的值等于value2，则执行这里的代码
    break;
  default:
    // 如果variable的值不等于任何一个case的值，则执行这里的代码
    break;
}
在switch语句中，variable是要进行比较的变量，而case是常量值。如果variable的值等于某个case的值，则执行该case对应的代码块，并且在代码块末尾添加break语句，以防止执行其他的case。如果variable的值不等于任何一个case的值，则执行default中的代码块。需要注意的是，在switch语句中，每个case的值必须是常量，且不可重复。
总的来说，if语句和switch语句都是用于控制程序执行流程的条件语句，开发者可以根据具体情况选择使用哪种语句。

循环语句

当需要重复执行一段代码时，就需要用到循环语句。在Arduino中，有两种主要的循环语句for循环和while循环。

for循环

for循环是一个控制结构，它允许重复执行一系列语句，具体次数由循环次数确定。
for (初始化表达式; 布尔表达式; 更新表达式) {
  // 代码块
}
初始化表达式：在循环开始时执行一次，通常用于初始化计数器。
布尔表达式：在每次迭代开始前计算，如果结果为true，则执行循环体语句，否则退出循环。
更新表达式：在每次迭代结束后执行，通常用于更新计数器。
for (int i = 0; i < 10; i++) {
  Serial.println(i);
}
在例子中，初始化表达式初始化了计数器i为0，布尔表达式检查i是否小于10，更新表达式将i增加1。在每次迭代中，计数器i的值都会被输出。

while循环

while循环是另一种重复执行语句块的方法。它会在条件为true时重复执行代码块。
while (布尔表达式) {
  // 代码块
}
while循环只由一个条件表达式组成，当这个表达式为true时，执行循环体语句。在每次循环执行后，条件表达式都会被重新计算。如果条件表达式为false，则跳过循环体语句，直接执行循环后面的代码。
int i = 0;

while (i < 10) {
  Serial.println(i);
  i++;
}
在例子中，初始化变量i的值为0。while循环的条件表达式检查变量i是否小于10。只要条件为true，循环就会一直执行，每次将变量i的值增加1。在每次循环中，变量i的值都会被输出。
总体来说，for循环适用于知道循环次数的情况，而while循环适用于不知道循环次数的情况。

数组

数组是一种用于存储多个值的数据类型。数组的每个元素都有一个唯一的索引，可以使用这个索引来访问数组中的元素。
type arrayName[arraySize];
其中，type是数组中元素的数据类型，arrayName是数组的名称，arraySize是数组的大小。
int myArray[5];
代码定义一个包含5个整数的数组，可以使用myArray[0]到myArray[4]访问这些元素。
可以在定义数组时初始化数组。
int myArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
代码定义一个包含5个整数的数组，并将其初始化为1、2、3、4、5。
也可以使用以下方式初始化数组。
int myArray[] = {1, 2, 3, 4, 5};
代码定义一个包含5个整数的数组，并将其初始化为1、2、3、4、5。
可以使用下标访问数组元素，下标从0开始。
int myArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
// 将x的值设置为数组中下标为2的元素，即3。
int x = myArray[2];
可以使用循环遍历数组中的所有元素。
int myArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

for (int i = 0; i < 5; i++) {
  // 打印数组中的每个元素
  Serial.println(myArray[i]);
}
Arduino中还支持多维数组。
int myArray[3][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}};
代码定义一个3行3列的二维数组。
1 2 3
4 5 6
7 8 9
可以使用两个下标来访问数组中的元素。
int myArray[3][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}};
// 将x的值设置为数组中第2行第3列的元素，即6。
int x = myArray[1][2];

函数

函数基本介绍

当程序中需要执行某个特定任务时，函数非常有用。函数可以包含一些代码块，这些代码块可以在程序的其他地方多次调用。在Arduino编程语言中，函数包含一个函数头和一个函数体。函数头包含函数名称和参数列表，函数体包含一些要执行的代码。
// 函数头
int add(int a, int b) {
  //函数体
  int sum = a + b;
  
  return sum;
}
函数的名称是add，它有两个参数，分别是a和b，函数体包含a和b相加的操作，最后通过return返回结果。
在程序中调用函数。
int x = 3;
int y = 5;
// 调用函数
int z = add(x, y);
在示例中，将x和y作为参数传递给add函数，该函数返回它们的和，最后将结果存储在z变量中。
函数的参数也可以是其他类型的数据，例如字符串、浮点数等等。在Arduino编程语言中，函数也可以没有参数，也可以没有返回值。
// 函数头
void sayHello() {
// 函数体
  Serial.println("Hello World!");
}
函数的名称是sayHello，它没有参数和返回值。函数体包含一条输出语句，它将字符串"Hello World!"输出到串行监视器中。
函数的使用可以让代码更加清晰、易读和易于维护。通过将代码块封装到函数中，可以使代码更加模块化，也可以避免在多个地方重复编写相同的代码。在编写代码时，应该尽可能地使用函数，以便使代码更加可读、易于维护和可扩展。

常用函数介绍

使用Arduino进行编程时，有许多内置函数可用。这些函数可以更轻松地编写程序，处理输入和输出，控制逻辑流和实现其他功能。

01、pinMode(pin, mode): 用于配置数字引脚的输入或输出模式。pin是数字引脚的编号，mode是要设置的模式(输入或输出)。
02、digitalWrite(pin, value): 用于在数字引脚上写入数字值(HIGH或LOW)。pin是数字引脚的编号，value是要写入的值。
03、digitalRead(pin): 用于读取数字引脚上的数字值(HIGH或LOW)。pin是数字引脚的编号。
04、analogRead(pin): 用于读取模拟引脚上的模拟值(0-1023)。pin是模拟引脚的编号。
05、analogWrite(pin, value): 用于在支持PWM输出的数字引脚上输出模拟值(0-255)。pin是数字引脚的编号，value是要输出的值。
06、delay(ms): 用于在程序中创建暂停(延迟)时间。ms是要延迟的毫秒数。
07、millis(): 返回自启动以来的毫秒数，可以用于时间跟踪和计时器。
08、Serial.begin(baud): 用于初始化串口通信，其中baud是波特率。
09、Serial.print(data): 用于将数据打印到串口监视器。data可以是数字，字符串或其他数据类型。
10、Serial.available(): 用于检查是否有数据可以从串口读取。

这些函数只是Arduino可用的众多函数中的一部分。熟悉这些常用函数可以帮助我们更轻松地编写程序，并为实现特定功能提供了有用的工具。
下面是一个简单的实例代码，演示如何控制一个LED灯的亮灭。
// 设置LED引脚
int led_pin = 2;

void setup() {
  // 设定引脚为输出模式
  pinMode(led_pin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 点亮LED
  digitalWrite(led_pin, HIGH);
  // 等待一段时间
  delay(1000);
  // 关闭LED
  digitalWrite(led_pin, LOW);
  // 等待一段时间
  delay(1000);
}
代码段中，首先定义一个整型变量led_pin，表示连接LED灯的引脚。在setup()函数中，我们将该引脚设定为输出模式，然后在loop()函数中交替点亮和关闭LED灯，并在两次操作之间等待1秒钟的时间。