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| 編輯推薦： |
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《Arduino开发从零开始学》详解Arduino平台、Arduino开发与电路设计软件、硬件入门、发光二极管LED、按键数字信号、按键开关控制LED、Arduino纯下位机实验（包括17个小实验，近20个常用的电子元件）、Arduino上位机实验，以及超声波智能小车项目实战。
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| 內容簡介： |
Arduino是一款便捷、灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE）两部分。Arduino本质上是一种电子工具，可以用来制作许多有趣的创意电子作品，比如四轴飞行器、智能小车等。本书详解Arduino UNO R3开发板和常用电子元件的用法，并结合下位机实验、上位机实验以及智能小车项目，帮助读者掌握Arduino开发技能。《Arduino开发从零开始学》配套示例源码、PPT课件、配图文件、作者QQ答疑服务。
《Arduino开发从零开始学》共分11章，内容包括Arduino平台概述、搭建Arduino开发环境、辅助性库函数、电路设计软件Fritzing入门、硬件入门、发光二极管、按键数字信号、按键开关控制LED、Arduino纯下位机实验（包括17个小实验）、Arduino和上位机实验、超声波智能小车项目实战。《Arduino开发从零开始学》所用电子元件均需自行购买。
《Arduino开发从零开始学》既适合Arduino初学者、电子技术爱好者、Arduino智能小车创意开发人员阅读，也可作为高等院校或高职高专电子、物联网等专业的教材。
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| 關於作者： |
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爱玩键盘的猫，南京理工大学电子工程与光电技术学院学士。20年电子工程和嵌入式软件应用开发工作资历，在Arduino开发方面积累了一定的实践经验，希望本书能帮助学电子的学生和工程师快速掌握这一平台的开发。
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| 目錄：
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第1章 Arduino平台概述 1
1.1 什么是Arduino 1
1.2 Arduino的起源 2
1.3 Arduino的主要特点 3
1.4 Arduino的应用场景 3
第2章 搭建Arduino开发环境 5
2.1 下载和安装Arduino IDE 5
2.2 设置Arduino IDE中文界面 6
2.3 Arduino IDE界面简介 7
2.3.1 标题栏 8
2.3.2 菜单栏 8
2.3.3 工具栏 10
2.3.4 代码编辑器 12
2.4 连接开发板并安装驱动 13
2.5 验证开发环境 16
2.5.1 第一个Arduino程序 16
2.5.2 数字引脚和数字电平 20
2.6 串口打印 20
2.6.1 Print类 21
2.6.2 Stream类 22
2.6.3 HardwareSerial类 24
2.7 常见的第三方软件 31
2.7.1 Arduino的模拟仿真利器Virtual Breadboard 31
2.7.2 电路分析与实物仿真软件Proteus 32
第3章 辅助性库函数 33
3.1 位操作函数 33
3.1.1 bitRead读取位数据 33
3.1.2 bitWrite写位数据 36
3.1.3 bitSet置1 38
3.1.4 bitClear置0 39
3.1.5 lowByte提取低字节 39
3.1.6 highByte提取高字节 41
3.2 随机数函数 41
3.2.1 randomSeed设置随机数种子 42
3.2.2 random生成随机数 43
3.3 时间函数 43
3.3.1 delay暂停程序（毫秒级） 44
3.3.2 delayMicroseconds暂停程序（微秒级） 44
3.3.3 micros运行计时（微秒级） 44
3.3.4 millis运行计时（毫秒级） 45
3.4 数学函数 46
3.5 字符函数 47
3.6 数字输入/输出操作函数 47
3.6.1 pinMode设置引脚模式 48
3.6.2 digitalRead读取引脚值 48
3.6.3 digitalWrite向引脚写值 48
3.7 模拟输入/输出操作函数 50
3.7.1 analogRead读取模拟引脚 50
3.7.2 analogReference改变基准电压 51
3.7.3 analogWrite输出模拟信号 51
3.8 高级输入/输出操作函数 52
3.8.1 tone生成方波 52
3.8.2 noTone停止方波 53
3.8.3 pulseIn读取脉冲 53
3.8.4 pulseInLong读取脉冲 54
3.8.5 shiftIn移入数据 55
3.8.6 shiftOut移出数据 55
3.9 中断操作函数 56
3.9.1 interrupts重启中断 56
3.9.2 noInterrupts禁用中断 56
3.9.3 attachInterrupt设置一个中断 57
3.9.4 detachInterrupt 58
3.9.5 digitalPinToInterrupt 58
第4章 电路设计软件Fritzing入门 59
4.1 认识Fritzing 59
4.1.1 下载和安装Fritzing 61
4.1.2 Fritzing主界面 62
4.1.3 元件库 65
4.2 使用Fritzing模拟电路 69
4.2.1 点亮和烧毁LED灯 70
4.2.2 测量电压和电流 72
第5章 硬件入门 75
5.1 单片机和开发板 75
5.1.1 什么是单片机 75
5.1.2 主流单片机 76
5.1.3 开发板 77
5.1.4 Arduino属于单片机开发板 78
5.1.5 Atmel公司的单片机 78
5.1.6 AVR单片机的优缺点 79
5.2 电压、电流和电阻 79
5.2.1 电压 79
5.2.2 电流 80
5.2.3 电阻 80
5.3 电子元件 81
5.3.1 电容 81
5.3.2 发光二极管 82
5.3.3 开关 82
5.3.4 晶体振荡器 83
5.3.5 七段数码管 83
5.3.6 米字数码管 84
5.3.7 蜂鸣器 84
5.3.8 二极管 84
5.3.9 三极管 85
5.3.10 三态缓冲器74125 85
5.3.11 光电耦合器 85
5.3.12 电位器 86
5.3.13 继电器 86
5.4 详解电阻器 87
5.4.1 电阻器的定义 87
5.4.2 电阻器的作用 87
5.4.3 电阻器的分类 88
5.4.4 区分薄膜式与厚膜式 94
5.5 线路 95
5.5.1 导线 95
5.5.2 引脚 95
5.5.3 GND 96
5.6 电路图 96
5.7 常用软硬件工具 97
5.8 面包板和跳线 102
5.8.1 面包板 102
5.8.2 跳线 105
5.9 ATmega328P单片机 106
5.10 Arduino开发板的常见型号 108
5.10.1 Arduino UNO开发板 108
5.10.2 Arduino Leonardo开发板 109
第6章 发光二极管 111
6.1 LED概述 111
6.1.1 LED的概念 111
6.1.2 PN结 112
6.1.3 LED的工作原理 114
6.1.4 LED的特点 116
6.1.5 LED的参数 117
6.1.6 LED的分类 117
6.2 LED实战 119
6.2.1 电路图 119
6.2.2 模拟电路 121
6.2.3 点亮和熄灭LED 122
6.2.4 伏安特性 124
6.2.5 搭建实物电路 125
6.2.6 编写程序 126
第7章 按键数字信号 128
7.1 输入模式和按键开关 128
7.2 模拟电路 129
7.3 搭建实物电路 133
7.4 编程让电路工作 134
第8章 按键开关控制LED 137
8.1 输入上拉的概念 137
8.2 电路设计 138
8.3 编写程序驱动电路 139
第9章 Arduino纯下位机实验 141
9.1 制作LED流水灯 141
9.1.1 电路设计 142
9.1.2 搭建电路并开发程序 143
9.2 制作抢答器 145
9.2.1 电路设计 145
9.2.2 搭建电路并开发程序 146
9.3 让蜂鸣器发出不同频率的声音 149
9.3.1 电路设计 149
9.3.2 搭建电路并开发程序 149
9.4 用按键开关控制蜂鸣器 151
9.4.1 电路设计 151
9.4.2 搭建电路并开发程序 151
9.5 读取电位器模拟量 153
9.5.1 电路设计 154
9.5.2 搭建电路并开发程序 155
9.6 光控小灯 157
9.6.1 电路设计 158
9.6.2 搭建电路并开发程序 158
9.7 电位器调节光的亮度 160
9.7.1 电路设计 161
9.7.2 搭建电路并开发程序 162
9.8 RGB三色LED实验 163
9.8.1 电路设计 163
9.8.2 搭建电路并开发程序 164
9.9 火焰传感器控制LED灯 166
9.9.1 电路设计 167
9.9.2 搭建电路并开发程序 168
9.10 电压表 169
9.10.1 电路设计 170
9.10.2 搭建电路并开发程序 170
9.11 声控灯 172
9.11.1 电路设计 172
9.11.2 搭建电路并开发程序 173
9.12 红外编码 175
9.12.1 电路设计 175
9.12.2 搭建电路并开发程序 176
9.13 红外控制LED 179
9.13.1 电路设计 180
9.13.2 搭建电路并开发程序 180
9.14 一位数码管显示 182
9.14.1 电路设计 184
9.14.2 搭建电路并开发程序 184
9.15 四位数码管 188
9.15.1 电路设计 189
9.15.2 搭建电路并开发程序 189
9.16 LCD显示屏 194
9.16.1 电路设计 196
9.16.2 搭建电路并开发程序 196
9.17 直流电机驱动风扇 198
9.17.1 电路设计 199
9.17.2 搭建电路并开发程序 200
第10章 Arduino和上位机实验 202
10.1 安装Visual C 2017 202
10.2 Win32下的串口编程API 204
10.2.1 打开串口 204
10.2.2 配置串口 206
10.2.3 读写串口 210
10.2.4 关闭串口 212
10.3 VC和Arduino程序之间的串口通信 212
第11章 超声波智能小车项目实战 218
11.1 组装小车 218
11.2 测试小车轮子 223
11.2.1 L298N驱动板的接线 223
11.2.2 检查通电情况 228
11.2.3 小车前进 228
11.3 超声波避障 229
11.3.1 认识超声波传感器 229
11.3.2 超声波模块的接线 230
11.3.3 编程测试超声波模块 231
11.3.4 无舵机小车避障 234
11.3.5 编程测试舵机模块 236
11.3.6 有舵机小车避障 239
11.4 魔法手控制小车 242
11.5 红外遥控器控制小车 242
11.5.1 红外遥控接收器的组装 243
11.5.2 红外遥控接收器的接线 244
11.5.3 编程实现遥控小车 244
11.6 红外避障 246
11.6.1 避障红外传感器的组装 246
11.6.2 避障红外传感器的接线 246
11.6.3 编程实现红外避障 247
11.7 小车原地旋转 248
11.8 聪明小车智能寻迹 249
11.8.1 寻迹传感器的组装 250
11.8.2 寻迹传感器的接线 250
11.8.3 布置路径 250
11.8.4 实现小车直走寻迹 251
11.8.5 实现小车转弯寻迹 251
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在笔者刚开始接触Arduino时，阅读了几本关于它的图书，发现存在两个问题。一个问题是，从目录上看，这些图书内容看似全面且充满创意，但真正深入学习时，却发现里面的例子实现起来非常困难，许多示例甚至缺乏详细的组装指导，就直接提供代码段并简单地指示编译和下载，预期读者能立即看到结果。这些示例没有说明使用了哪些组件，每个组件的作用是什么。对于零基础的初学者来说，这种讲解方式效果欠佳。另一个问题是示例的范围过于广泛，甚至包括了智能家居等项目，这样大的项目对于初学者来说几乎没有可行性，更不用说实现这些功能往往需要在硬件上进行大量的投资。鉴于这些情况，笔者决定撰写一本介绍Arduino的入门书，并延续笔者一贯的风格：尽可能使读者的学习曲线平缓，并降低学习成本，所有实验都可以在虚拟机中完成，而不是要求读者购置多台计算机以搭建网络环境。笔者坚持一个原则，那就是能够通过软件解决和达到教学目的的问题，就绝不依赖硬件。但Arduino的学习，硬件投资是必要的。为此，笔者精心挑选了很多适合初学者的有趣实例，不盲目上马“高大上”的项目。这种“高大上”的项目意味着高昂的硬件成本，对初学者而言显然不太合适。初学者的目标应该是通过尽可能少的硬件和最简洁的代码来入门Arduino，从而快速建立起信心。本书旨在让初学者能够轻松跨过入门的门槛，通过实践有趣且实用的项目来探索Arduino的可能性，从而激发他们深入学习的兴趣和热情。关于本书为了降低初学者的学习难度，笔者在书中使用了大量插图，尤其是电路元器件的连线图，做到“一图胜千言”。在介绍程序代码时，笔者努力保持代码简洁，同时提供充分的注释，以便读者更好地理解每一行代码的作用。另外，笔者并没有把C语言本身的学习放在本书中。如果目标是学习C语言，那么使用一台普通的计算机进行学习就绰绰有余，完全没必要在Arduino环境中学语言。因为Arduino开发涉及软件和硬件，如果在没有掌握C语言的情况下就开始学习Arduino，学习的难度会大大增加。因此，笔者期望读者在开始阅读本书之前，已经具备C语言的基础知识。之所以说“基础”，是因为在Arduino的软件编程中，很少会用到复杂的算法，笔者也不会在书中展示过于复杂的编程技巧。Arduino软件编程中，更应该关注的是Arduino官方提供的库函数。这些库函数可以用来操作硬件，因此必须重视和掌握。为此，笔者特意在库函数解释方面着重笔墨，虽然很多库函数初学者暂时用不到，但在以后工作中会经常用到，到那时，本书又可以作为案头手册来使用了。除了多示意图、多代码注释外，笔者还对硬件搭建做了详细解释。对于以前没接触过硬件的读者来讲，搭建电路、组装小车绝对是个挑战，因此笔者直接指明了搭建和组装过程中可能遇到的各种问题。另外，对于智能小车的组装，笔者还录制了视频，以供读者参考。配套资源下载本书配套示例源码、PPT课件、配图文件、作者QQ答疑服务，请读者用自己的微信扫描下边的二维码下载。如果学习本书的过程中发现问题或有疑问，可发送邮件至booksaga@163.com，邮件主题为“Arduino开发从零开始学”。 笔 者2024年5月
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