《Arduino技術(shù)及應(yīng)用(微課視頻版)》以Arduino Uno R3開發(fā)板為硬件平臺，沿著“基礎(chǔ)知識→模塊實驗→電路設(shè)計→項目實戰(zhàn)”的思路，由淺入深、先易后難地講述了Arduino開發(fā)技術(shù)�；A(chǔ)知識部分(第1~4章)介紹了Arduino技術(shù)的基本概念、原理、硬件開發(fā)環(huán)境和軟件開發(fā)語言。模塊實驗部分(第5~14章)是Arduino技術(shù)涉及的各模塊實驗，是項目實戰(zhàn)部分的基礎(chǔ)，講述常用傳感器、I/O設(shè)備等經(jīng)典的Arduino模塊實驗。電路設(shè)計基礎(chǔ)部分(第15章)以立創(chuàng)EDA為實驗平臺，詳細(xì)講解了從電路原理圖繪制到PCB制作的全過程，為項目實戰(zhàn)打下良好的電路設(shè)計仿真及工程研發(fā)基礎(chǔ)。項目實戰(zhàn)部分(第16章)是基于Arduino的智能小車項目，詳細(xì)講解了項目背景、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、模塊設(shè)計、硬件設(shè)計等項目研發(fā)流程，最終完成了系統(tǒng)的單片機、PC和手機端軟硬件系統(tǒng)的研發(fā)全過程。《Arduino技術(shù)及應(yīng)用(微課視頻版)》還配套了教學(xué)大綱、教學(xué)計劃、教學(xué)課件、程序代碼以及微課視頻。
《Arduino技術(shù)及應(yīng)用(微課視頻版)》可作為高等院校電子信息、物聯(lián)網(wǎng)、計算機等相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為創(chuàng)客機構(gòu)、青少年科技創(chuàng)新輔導(dǎo)部門的參考書，更是開源硬件及電子創(chuàng)客愛好者的入門寶典。
前言
伴隨著信息時代的高速發(fā)展，5G技術(shù)、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能硬件給社會帶來了巨大沖擊，個性化、定制化和時尚化的智能硬件已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢。智能硬件和開源硬件的愛好者們都夢想能夠擁有一款易上手、易擴(kuò)展、功能強大的智能硬件開發(fā)平臺和易學(xué)易懂的教材。作者身處大學(xué)校園，感受到當(dāng)今開源硬件發(fā)展的潮流洶涌，基于工程教育教學(xué)經(jīng)驗，探索了創(chuàng)新工程教育的基本方法，推出了具有自身特色的創(chuàng)新實踐教材——《Arduino技術(shù)及應(yīng)用(微課視頻版)》。
視頻講解
本書以Arduino作為實驗平臺，全方位介紹了Arduino智能硬件開發(fā)的案例。Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，包含硬件(各種型號的Arduino板)和軟件(Arduino IDE)。Arduino的軟硬件設(shè)計資料全面開放，已經(jīng)構(gòu)成一個可供用戶搭建機器人及各類電子項目的開發(fā)環(huán)境。開源硬件使得人們可以更容易、更便捷地開發(fā)自己的產(chǎn)品，開發(fā)者可以直接下載電路圖和源代碼，既可直接使用，也可自己動手實現(xiàn)所需要的功能。
國內(nèi)Arduino方面的書籍多為單純的紙質(zhì)參考書，搭配有完整教學(xué)講解視頻的還非常少； 同時大多數(shù)書籍為應(yīng)用類的圖書，適用于教學(xué)的教材較少。本書正是為了滿足此方面的需求而編寫，而且作者向書和視頻均傾注了大量的日常教學(xué)經(jīng)驗與心得。本書配套了教學(xué)大綱、教學(xué)計劃、教學(xué)課件、程序代碼以及針對理論知識點、實驗操作、項目實戰(zhàn)的講解微課視頻，可作為電子信息、物聯(lián)網(wǎng)、計算機等專業(yè)開源硬件課程的教材，也是信息技術(shù)類的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、大學(xué)生計算機設(shè)計大賽、物聯(lián)網(wǎng)大賽、課程設(shè)計(實習(xí))、畢業(yè)設(shè)計等必備的參考教材。
本書的最大特點是通過“基礎(chǔ)知識→模塊實驗→電路設(shè)計→項目實戰(zhàn)”的思路，以教材內(nèi)容為主、微課視頻為輔的方式，由淺入深、先易后難、先簡單后綜合地引導(dǎo)讀者進(jìn)行學(xué)習(xí)和逐步提高，分階段、分步驟地激發(fā)讀者的學(xué)習(xí)興趣。書中第1~4章基礎(chǔ)知識部分按照課堂理論講解方法闡述； 第5~14章模塊實驗部分按照實驗課模式展開； 第15章電路設(shè)計基礎(chǔ)部分采用“理論講解+實踐操作”方式進(jìn)行講述； 第16章項目實戰(zhàn)部分按照真實工程項目研發(fā)流程演進(jìn)。為便于入門級讀者及非專業(yè)的愛好者閱讀，書中添加了許多技術(shù)小貼士，幫助讀者擴(kuò)展實驗知識； 還配套了元器件清單及程序代碼等，便于讀者自學(xué)。
本書配套資源：
資源下載
教學(xué)大綱、教學(xué)課件、程序代碼等資源，可掃描此處二維碼下載或到清華大學(xué)出版社官方網(wǎng)站本書頁面下載。
微課視頻（53個，共450分鐘），可掃描書中各章節(jié)對應(yīng)位置二維碼觀看。
（注意： 第一次掃描書中二維碼時，請先刮開封底的刮刮卡，掃描其中的二維碼進(jìn)行注冊，注冊之后即可獲取相關(guān)資源。）
本書共16章，建議教學(xué)學(xué)時為64學(xué)時，其中理論32學(xué)時，實驗32學(xué)時(其中模塊實驗20學(xué)時，綜合實驗12學(xué)時)。
本書由河北地質(zhì)大學(xué)李明亮教授組織編寫。第1~4章由李明亮編寫，第5~9章由李宏偉編寫，第10~14章由翟雨編寫，第15章和第16章由周永旭編寫。李明亮和周永旭完成了全部書稿的統(tǒng)籌及審核工作。
希望讀者在學(xué)習(xí)完本書后能自己動手進(jìn)行Arduino的開發(fā)，也希望本書能為讀者帶來精彩的技術(shù)人生。
衷心感謝中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司張茹娜、北京工業(yè)大學(xué)碩士研究生孫大鵬在本書撰寫中給予的幫助； 感謝河北地質(zhì)大學(xué)肖震霞老師為本書插圖設(shè)計所做的大量工作； 感謝曾經(jīng)在本書撰寫過程中提供過幫助的人們。
最后，要特別感謝清華大學(xué)出版社的大力支持，如果沒有他們的努力和辛勤勞動，這本書是不會這么快出版的。
由于時間倉促，加之作者水平有限，書中難免有不足之處，歡迎廣大讀者批評指正，有興趣的讀者可發(fā)送郵件到workemail6@163．com與我們聯(lián)系。
說明： 本書第15章為軟件操作介紹，所用電路圖中的元器件符號保持與實際軟件中的元器件符號一致。
作者
2020年10月
李明亮，博士后/教授/碩士生導(dǎo)師。中國嵌入式產(chǎn)業(yè)協(xié)會專家組成員，河北省發(fā)改委戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專家，河北省高等學(xué)校電氣信息類教學(xué)指導(dǎo)委員會委員，河北省科技專家?guī)斐蓡T。教育部學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心優(yōu)秀博士/碩士研究生論文專家評委，河北省工業(yè)設(shè)計創(chuàng)新大賽評委、河北省互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽評委。授權(quán)發(fā)明專利及實用新型專利13項，軟件著作權(quán)10項，發(fā)表論文30余篇，其中核心期刊20篇，EI檢索12篇。
第1部分基 礎(chǔ) 知 識
第1章Arduino概述
1.1Arduino起源
1.2Arduino可以做什么
1.3為什么用Arduino
1.4Arduino開源文化
1.5Arduino發(fā)展趨勢
1.5.1創(chuàng)客文化
1.5.2快速原型設(shè)計
1.6Arduino趣味實例
1.7課后問答
1.8本章小結(jié)
第2章Arduino硬件資源
2.1核心芯片
2.2典型開發(fā)板
2.2.1Arduino Uno
2.2.2Arduino Nano
2.2.3Arduino ProMini
2.2.4Arduino Leonardo
2.2.5Arduino Mega2560
2.2.6Arduino Due
2.2.7Arduino Micro
2.3典型擴(kuò)展板
2.3.1Proto Shield原型開發(fā)板
2.3.2GPRS Shield擴(kuò)展板
2.3.3Arduino Ethernet W5100 R3 Shield網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展板
2.3.4WizFi210擴(kuò)展板
2.3.5Arduino L298N電機驅(qū)動擴(kuò)展板
2.3.6Arduino傳感器擴(kuò)展板
2.3.7Arduino I/O擴(kuò)展板
2.4簡單認(rèn)識其他不同型號的Arduino控制器
2.4.1Arduino Zero
2.4.2Arduino兼容控制器
2.4.3衍生控制器
2.5課后問答
2.6本章小結(jié)
第3章開發(fā)環(huán)境
3.1開發(fā)環(huán)境概述
3.2集成開發(fā)環(huán)境
3.2.1Windows環(huán)境搭建
3.2.2Mac OS X環(huán)境搭建
3.3驅(qū)動安裝
3.4IDE基本操作
3.4.1菜單
3.4.2快捷鍵
3.5程序輸入、編譯及下載
3.6開發(fā)環(huán)境常見問題
3.7課后問答
3.8本章小結(jié)
第4章Arduino語言
4.1Arduino語言概述
4.1.1標(biāo)識符
4.1.2關(guān)鍵字
4.1.3Arduino語言運算符
4.1.4Arduino語言控制語句
4.1.5Arduino語言基本結(jié)構(gòu)
4.2Arduino基本函數(shù)
4.2.1數(shù)字I/O
4.2.2模擬I/O
4.2.3高級I/O
4.2.4時間函數(shù)
4.2.5數(shù)學(xué)函數(shù)
4.2.6三角函數(shù)
4.2.7隨機數(shù)函數(shù)
4.2.8外部中斷函數(shù)
4.2.9中斷使能函數(shù)
4.2.10串口收發(fā)函數(shù)
4.2.11附表
4.3Arduino庫函數(shù)
4.3.1庫函數(shù)概述
4.3.2常用庫函數(shù)
4.4課后問答
4.5本章小結(jié)
第2部分模 塊 實 驗
第5章炫酷LED燈
5.1實驗原理
5.2材料清單及數(shù)據(jù)手冊
5.2.1材料清單
5.2.2核心元件數(shù)據(jù)手冊
5.3硬件連接
5.4程序設(shè)計
5.4.1設(shè)計思路及流程圖
5.4.2程序源碼
5.5調(diào)試及實驗現(xiàn)象
5.6代碼回顧
5.7拓展實驗
5.8拓展實驗調(diào)試及現(xiàn)象
5.9技術(shù)小貼士
5.9.1解析LED正負(fù)極判別方法
5.9.2LED分類
第6章按鍵開關(guān)輸入
6.1實驗原理
6.2材料清單
6.3硬件連接
6.4程序設(shè)計
6.4.1設(shè)計思路及流程圖
6.4.2程序源碼
6.5調(diào)試及實驗現(xiàn)象
6.6拓展實驗
6.7拓展實驗調(diào)試及現(xiàn)象
6.8技術(shù)小貼士
第7章火焰?zhèn)鞲衅?
7.1實驗原理
7.2材料清單及數(shù)據(jù)手冊
7.2.1材料清單
7.2.2火焰?zhèn)鞲衅鞯臄?shù)據(jù)手冊
7.3硬件連接
7.4程序設(shè)計
7.5調(diào)試及實驗現(xiàn)象
第8章溫度與濕度監(jiān)測
8.1實驗原理
8.2材料清單及數(shù)據(jù)手冊
8.2.1材料清單
8.2.2DHT11數(shù)據(jù)手冊
8.3硬件連接
8.4程序設(shè)計
8.4.1設(shè)計思路及流程圖
8.4.2程序源碼
8.5調(diào)試及實驗現(xiàn)象
8.6拓展實驗
8.7拓展實驗調(diào)試及現(xiàn)象
8.8技術(shù)小貼士
第9章氣體監(jiān)測
9.1實驗原理
9.2材料清單及數(shù)據(jù)手冊
9.2.1材料清單
9.2.2MQ2數(shù)據(jù)手冊
9.2.3MQ2煙霧傳感器模塊
9.3硬件連接
9.4程序設(shè)計
9.4.1設(shè)計思路及流程圖
9.4.2程序源碼
9.5調(diào)試及實驗現(xiàn)象
9.6技術(shù)小貼士
第10章LCD顯示
10.1實驗原理
10.2材料清單及數(shù)據(jù)手冊
10.2.1材料清單
10.2.21602 LCD數(shù)據(jù)手冊
10.3硬件連接
10.4程序設(shè)計
10.5調(diào)試及實驗現(xiàn)象
10.6技術(shù)小貼士
第11章電機控制
11.1實驗背景
11.2材料清單及數(shù)據(jù)手冊
11.2.1材料清單
11.2.2步進(jìn)電機數(shù)據(jù)手冊
11.3硬件連接
11.4程序設(shè)計
11.5調(diào)試及實驗現(xiàn)象
11.6拓展實驗
11.7技術(shù)小貼士
第12章藍(lán)牙通信
12.1實驗背景
12.2材料清單及數(shù)據(jù)手冊
12.2.1材料清單
12.2.2藍(lán)牙模塊數(shù)據(jù)手冊
12.3硬件連接
12.4程序設(shè)計
12.5調(diào)試及實驗現(xiàn)象
12.6技術(shù)小貼士
第13章WiFi無線數(shù)據(jù)傳輸
13.1實驗背景
13.2材料清單及數(shù)據(jù)手冊
13.2.1材料清單
13.2.2WiFi模塊數(shù)據(jù)手冊
13.3電路連接及通信初始化
13.4程序設(shè)計
13.5程序調(diào)試
13.6技術(shù)小貼士
第14章ZigBee無線數(shù)據(jù)傳輸
14.1實驗背景
14.2材料清單及數(shù)據(jù)手冊
14.2.1材料清單
14.2.2XBee/XBeePRO模塊數(shù)據(jù)手冊
14.3硬件連接
14.4程序設(shè)計
14.5程序調(diào)試
14.6技術(shù)小貼士
第3部分電路設(shè)計基礎(chǔ)
第15章電路設(shè)計基礎(chǔ)
15.1原理圖的設(shè)計
15.1.1原理圖簡介
15.1.2原理圖編輯器
15.1.3原理圖的繪制
15.1.4原理圖繪制實例
15.2PCB的設(shè)計
15.2.1PCB簡介
15.2.2PCB編輯器
15.2.3PCB的繪制
15.3電路板的生產(chǎn)
15.3.1電路板生產(chǎn)流程
15.3.2Gerber文件
15.4PCB設(shè)計案例與分析
第4部分項 目 實 戰(zhàn)
第16章基于Arduino的智能小車
16.1項目背景
16.1.1國內(nèi)外的智能車輛現(xiàn)狀
16.1.2研究智能車輛的意義
16.1.3Arduino在智能小車上的應(yīng)用
16.2系統(tǒng)架構(gòu)
16.2.1小車的硬件模塊
16.2.2小車控制器的選擇
16.2.3小車電源的選擇
16.2.4小車避障模塊的選擇
16.2.5小車通信模塊的選擇
16.2.6小車電機與電機驅(qū)動模塊的選擇
16.2.7小車舵機模塊的選擇
16.3材料清單
16.4模塊制作
16.4.1藍(lán)牙模塊
16.4.2超聲波測距模塊
16.5硬件設(shè)計原理圖
16.6軟件程序流程圖
16.7參考程序
16.8附錄： 指令程序?qū)?yīng)表
參考文獻(xiàn)
書單推薦
