Biological Engineering

Step 6. Program the microcontroller.
The next step is to develop a program that runs on the microcontroller. As we
mentioned earlier, programs are developed in IDE that runs either on a PC, a laptop,
or a cloud-based online platform. Arduino has its own IDE. There are two ways to
access it. The Arduino Web Editor (
https://create.arduino.cc/editor/
) is the online
version that enables developers to write code, access tutorials, configure boards, and
share projects. It works within a web browser so there is no need to install the IDE
locally; however, a reliable internet connection is required. The more conventional way
is to download and install the Arduino IDE locally on a computer
(
https://www.arduino.cc/en/main/software
). It has different versions that can run on
Windows, Mac OS X, and Linux operating systems. For this project, we will use the
conventional IDE installed on a PC running Windows. The way the IDE is set up and
operates is similar between the conventional one and the web-based one. You are
encouraged to try both and find the one that works best for you.
Resistors are passive components that can reduce current and divide voltage. The
resistors used in this project all have a resistance of 220 Ω. If you are interested in
learning how to recognize the resistance of a resistor by the color codes, check here:
https://www.allaboutcircuits.com/textbook/reference/chpt-2/resistor-color-codes/
.
Follow the steps on the link 
https://www.arduino.cc/en/Main/Software#download
to
download and install the Arduino IDE with the right version for your operating system.
Open the IDE. It contains a few major components as shown in Figure 2.1.14: a Code
Editor to write text code, a Message Area and Debug Console to show compile
information and error messages, a Toolbar Ribbon with buttons for common functions,
and a series of menus.
Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/fonts/TeX/fontdata.js
How can we help you?
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Figure 
2.1.14
: The interface and anatomy of the Arduino IDE.
Make sure that you disconnect the plug-ins of all the wires and pins the first time you
power on the Arduino board either with a USB cable or a DC power port. It is a good
habit to never connect or disconnect any wires or pins when the board is power on.
Connect the Arduino UNO board and your PC or laptop using the USB cable. Under
“Tools” in the main menu (Figure 2.1.15) of the Arduino IDE, select the right board
from the drop-down menu of “Board:” and the right COM port from the drop-down
menu of “Port:” (which is the communication port the USB is using). Then disconnect
the USB cable from the Arduino UNO board.
Now let’s start coding in the Code Editor of the IDE. An Arduino board runs with a
programming language called Processing, which is similar to C or C++ but much
Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/fonts/TeX/fontdata.js
How can we help you?

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simpler (
https://processing.org/
). We will not cover the details about the programming
syntax here; however, we will explain some of them along with the programming
structure and logic. At the same time, you are encouraged to go to the websites of
Arduino and the Processing language to learn more details about the syntax of
Arduino programming.
Figure 
2.1.15
: Select the right board and COM port in the Arduino IDE.
Arduino programs have a minimum of 2 blocks—a setup block and an execution loop
block. Each block has a set of statements enclosed in a pair of curly braces:
/*
Setup Block
*/
void setup() { //
Opening brace here
Statements 1; //
Semicolon after every statement
Statements 2;
...
Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/fonts/TeX/fontdata.js
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Statements n;
} //
Closing brace here
/*
Execution Loop Block
*/
void loop() { //
Opening brace here
Statements 1; //
Semicolon after every statement
Statements 2;
...
Statements n;
} //
Closing brace here
There must be a semicolon (;) after every statement to indicate the finish of a
statement; otherwise, the IDE will return an error during compiling. Statements after
“//” in a line or multiple lines of statements between the pair of “/*” and “*/” are
comments. Comments will not be compiled and executed, but they are important to
help the readers understand the code.
Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/fonts/TeX/fontdata.js
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Figure 
2.1.16
: Program logic flowchart.
The program logic flowchart is shown in Figure 2.1.16. To better understand the code,
we will separate the code into a few parts according to the logic flowchart. Each part
will have its associated code shown in a grey box with explanations. You can copy and
paste them into the Code Editor in the Arduino IDE. When writing the codes, be sure
to save them frequently.