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類比輸入和輸出
Arduino上的一些I / O引腳可用作數位輸入和輸出，以測量電壓（輸入）或調光LED（輸出）。
類比輸入
大多數Arduino具有6到12個類比輸入引腳。它們可以測量的電壓從0v到 5v或3v3 的輸入電壓。在控制板上，這些引腳標記為A0-A5，對於Leonardo，數位端的某些引腳也可以用作類比輸入。 控制板上有標示，背面印有（A6-A11）。
注意讀取類比輸入（相對上）與讀取數位引腳相比較慢。這是因為Arduino測量電壓是使用內部參考變壓器（DAC，數位類比轉換器），然後將輸入電壓與參考電壓進行比較，然後更改參考電壓，再進行比較，更改參考電壓，比較…直到兩個電壓相等。
內部DAC的解析度為10 bits。這意味著它可以讀取的最大數字為10 bits長，或者2 10 = 1024，因此從0（B0000000000）到1023（B1111111111）的數字。1023表示輸入為5v（或3v3），0表示0v。
電位器
電位器，可變電阻器或簡稱為電位器，多數具有三個端子，其中有兩個固定接點與一個滑動接點，可經由滑動而改變滑動端與兩個固定端間電阻值的電子零件，屬於被動元件，使用時可形成不同的分壓比率，改變滑動點的電位。
我們把電位器和推子連接為簡單的分壓器。如果您不熟悉此原理，可以在Wikipedia頁面上閱讀更多內容。
如果看原理圖，可以看到2個電阻。R1是電位器右引腳與滑動接點（中心引腳）之間的電阻，R2是左引腳與滑動接點之間的電阻。還要看一下公式。由於我們的電位器具有固定值（例如50kΩ），因此R1 + R2始終為50kΩ，而R2可以在0Ω和50kΩ之間變化。（如果R2 = 50k，則R1 = 0，反之亦然）因此，該分數始終將得到一個介於0和1之間的數字。將該比率乘以5V（Vsubin / sub），你將獲得一個介於0V和0V之間的電壓。輸出電壓為5V。該電壓可由Arduino的ADC（類比數位轉換器）讀取，並表示電位器（或推子）的位置。因此，基本上，您將左引腳接地，將右引腳連接至Arduino的5V引腳，中心引腳連接到類比輸入。(如下圖)
將電位器(可變電阻器)連接到引腳A0，然後開啟範例AnalogReadSerial（檔案>範例> 01.Basics）。
範例中最主要的地方是AnalogRead（pin）。很明顯地是它提供10-bits值，代表給定引腳上的電壓。
該程式碼通過序列方式將測得結果列印出來，因此打開序列埠監控視窗（CTRL + SHFT + M）或序列繪圖家（CTRL + SHFT + L）並轉動可變電阻。應該會看到0到1023之間的值。在序列繪圖家中，將delay設為10或大一點而不是1ms可能會給你帶來更好的結果。
你可以將0-1023範圍內的值對應到任何其他範圍，例如0到100。可以使用map函數完成此操作。看一看AnalogReadSerialMap範例。
map函數的語法為：map（value，lowerLimitInput，upperLimitInput，lowerLimitOutput，upperLimitOutput） value只是要對應的值，在這種情況下，就是我們的感測器讀數。此輸入的範圍是0到1023，因此這是我們輸入的限制。我們希望輸出範圍是0到100，所以這是我們的輸出限制。這意味著，如果感測器讀取1023，則輸出值為100。
使用sensorValue * 100/1023可以達到相同的結果。
要將其轉換為比率，我們必須使用int：float（floating point）以外的data type。如果將感測器值除以1023，我們將得到零與一之間的比率。
我們可以將sensorValue變數的data type更改為float，或者將值從int轉換為float。第一種方法用於AnalogReadSerialRatio-a，後一種方法用於AnalogReadSerialRatio-b。
如果我們不先將值轉換為float，則結果也將被視為一個int值。小數點後的值將被忽略，例如1/2 = 0，但1.0 / 2 = 0.5。正常數字（例如“ 1”）將被視為int，除非您添加小數點（1.0），它才會視為float。如果計算中的因素之一是float，則結果也將是float。
要將int轉換為float，可以使用float（number）函數，也可以使用c ++表示法進行類型轉換(typecasting )（從一種data type轉換為另一種data type）（float）number。
要將float轉換為int，可以用相同的方法執行此操作：int（number）或（int）number，但是請注意，這只會截斷小數點處的數字，就是只會忽略出現在小數點後的值。例如，int（1.1） = 1，而int（1.9） = 1也是如此，即使int（1.99999）也會給出1。要對數字取整，請使用round（number）函數，例如round（1.1）= 1，round（1.5） = 2，round（1.99） = 2。
https://www.arduino.cc/en/Reference/Cast
https://www.arduino.cc/en/Reference/FloatCast
測量電壓
由於1023的類比值對應於5v（對於3.3v的微控制器，則為3.3v），因此您可以使用analogRead（A0）* 5.0 / 1023輕鬆將其轉換為電壓。在AnalogReadSerialVoltage範例中可以看到。
要讀取高於5v（3.3v）的電壓，您將需要2個電阻來建一個分壓器。如果我們知道Vsubout / sub，我們可以將上面的公式轉換為Vsubin / sub。（見圖）
將一個電阻（R2）從GND連接到類比輸入，然後將要測量的電壓GND連接到Arduino的GND，然後將另一個要測量的電阻（R1）連接到類比引腳。（見圖）
使用上面的公式來計算合適的電阻值。10k到100k之間的任何值都可以正常工作。如果電阻太低，則會吸收太多電流，對讀數產生很大影響。
例如，測量12v時，我使用R1 = 47k和R2 = 22k。我們得到最大電壓15.87v，如果高過這個電壓，就會燒壞Arduino。
注意：如果R2由於某種原因斷開或中斷，那麼高壓將直接（通過R1）連接到Arduino，就會損壞或燒壞它。因此，如果施加高電壓，請勿更改電阻。
範例AnalogReadSerialHighVoltage
在程式前面，有一些常數宣告。像變數一樣，常數可以儲存各種值，但是與變數不同的是，在程式執行時不能更改常數值。意味著它們存在程式暫存空間中，而不是動態記憶體（RAM）中，可以為變數和陣列等留出更多空間。
根據你設定更改這些常數的值。該比率是自動計算的，因此你不必更改它。你可以使用電阻的顏色代碼得到理論值，但如果使用萬用表測量電阻，則會得到更好的接近值。工作電壓也是如此。
類比輸出
Arduino無法輸出類比電壓，只能輸出5v或0v。為了在兩者之間輸出電壓，它使用了一種稱為PWM（脈衝寬度調變）的技術。
Arduino建一個方波，然後改變該波的打開和關閉時間。例如，打開2毫秒，關閉2毫秒；或1ms on 3ms off。這稱為方波的工作週期。開啟2ms，關閉2ms，工作週期為50％；1ms on 3ms off是25％的工作週期。（見圖）
現在，您可以計算平均電壓，即曲線下的面積除以循環次數。讓我們看一下工作週期為50％的範例：面積（在一個週期內求值）只是5乘0.5的矩形，所以面積是2.5。除以循環次數仍得出2.5，因此平均電壓為2.5v。
換句話說，平均電壓可以寫成工作週期乘以電源電壓。例如，工作週期為25％將是5v·0.25 = 1.25v。
這些平均電壓在圖像中以紅色表示。
您的眼睛太慢，看不到下面的方波，因此該方法非常適合LED調光。
開啟範例analogPotDimmer。
將LED（+電阻）連接到數字引腳5，將可變電阻連接到類比引腳A0。旋轉可變電阻會使LED變暗。
這裏加入新程式碼是analogWrite（pin，工作週期）。它只是在引腳上設置pwm的工作週期。請注意，工作週期是一個介於0到255之間的值，它對應於0％-100％
另一個範例是analogWriteDimmer。
將按鈕連接到引腳2，將LED連接到引腳5。按住按鈕時，LED變亮；放開按鈕後，再次長按住則亮度會變暗。
