Arduino奇妙之旅：智能车趣味制作天龙八步

　　当你读完这本书时，你会从Arduino新手变成Arduino探索者。你将对Arduino有足够的了解，从而感觉工作、编程和摆弄它来创建你自己的特殊项目时非常得心应手。我们希望当你读完这本书时，你带走的是一份自信，你知道Arduino是什么，它可以做什么（和它不能做什么），以及通过使用现阶段Arduino新手、Arduino探索者和Arduino大师可利用的所有资源得到自己的答案和解决方案。如果你的目标是成为一位Arduino大师，那么这本书将让你朝着正确的方向迅速前进。我需要什么技能？虽然我们很希望不要求读者拥有任何技能，能够提供一本全面的、从头至尾讲述你使用Arduino所需要知道的一切的书……但这是不可能的。首先，像那样的一本书将有1500页左右，重约45磅（约20公斤）——这显然不是我们想要随身携带的一本书。当然……你总是可以找到电子书，但说实话，我们没有时间去写一本1500页的书。因此，我们将不得不要求读者具备些基本的知识，如下：基本的计算机技能，无论Microsoft Windows还是Mac OS。这就包括诸如能够使用鼠标（或触摸板），知道如何保存文件夹中的文件，以及良好的操作最佳工具之一——互联网的水平。很大一部分读者几乎一出生就拥有笔记本计算机或智能手机，所以这些技术只是小菜一碟。但是，如果你缺乏一些基本的计算机和互联网技能，找你的晚辈帮忙就行了——这个东西，他们很擅长的。大脑。出于某些原因，想要学习了解Arduino的人们只有在有真正的大脑时才会做得更好，而不是一个当你感到压力就精神紧绷或用来和狗狗玩耍的泡沫脑袋。如果证实大脑确实存在于你的头骨中，你会做得很好。如果你没有大脑，请放下书，叫别人开车送你去医院——你需要去做些检查。对不起。父母、老师或好朋友。不仅这些人可以帮助你应对这本书中的挑战，而且当到时间来展示你做了些什么时，他们也确实有用。如果他们脸上出现了惊讶的表情，那么你将获得加分。如果他们摇头，完全不知道他们看到的是什么并要求你解释，那么你将获得双倍加分。说真的……当人们看着你就好像你是一个超级天才时，你会意识到你做了一些很酷的事。这本书是如何组织的？正如我们提到的，一共有8个挑战。这意味着这个故事将被分为8个部分（如果包括故事的结论，那么就是9个）。但是这个虚构的故事不会向你提供你所需要的解决那8个挑战的信息。不！要解决这些挑战，你将会得到一些额外的指令，我们再次希望你会轻松和有趣地阅读。这本书分为8个部分。每个部分由一个包含一整块故事的章节开始。小说篇之后是理论篇，提供一些技巧方面的信息和完成挑战所需要的元件。每个理论章后面跟着的是硬件章，展示如何为挑战构建Arduino控制解决方案。每个软件章通过所谓的图形来总结每个挑战中使解决方案起作用的细节。别担心，我们知道对你们中的许多人来说这些可能都很陌生，所以现在只要知道所有的Arduino控制设备同时需要硬件和软件部分就可以了。随着内容的进展，你会同时获得这两方面的经验。此外，在每个软件章的结尾，你会发现额外的需要解决的问题，以帮助你成为一个更好的Arduino开发者。.所以，以下是这本书如何开展的概括：小说篇：你将读故事并发现相应的挑战必须通过使用由Arduino微控制器建立起来的一些东西来应对。是的，这个故事是虚构的，但面临的挑战是100%真实的——请保证在成功地完成了当前的挑战后再进入下一个挑战，好吗？理论篇：你会得到用于解决挑战的硬件方面的基础教育，以及更详细的电子和编程相关主题的一些解释。这也是使人容易瞌睡的章节，所以我们试图让它多少有点娱乐性，以免你看得昏昏欲睡。硬件篇：当你完成本篇，你将了解小说篇中所面临挑战的解决方案。它看起来会很酷……我们承诺你能展示给你的朋友和家人大量的电线和看起来超酷的配件。你也会学习到其他的电子元件，虽然有些在本书中可能不会用到，但我们认为你会有兴趣去为自己的项目学习。软件篇：你在硬件篇组装起来的那个小发明其实并未完成。在该篇中，可根据基本的指示，学习如何通过书中提供的简单程序使小发明工作。但是，我们不只是给你一个程序——我们也会解释它的工作原理和工作方式，这样你就可以根据自己的喜好尝试对其作出修改。我需要了解电子学吗？完全不用。这并不是说任何电子知识都不会派上用场，我们会向你介绍本书中你需要了解的概念，所以不需要具备电子学经验。不过，就像当你读完这本书你不会马上成为一位Arduino大师一样，你也不会马上成为一位电子学大师。但是如果你期望，我们就会向你提供参考资源，帮助你朝这个方向发展。这本书中的挑战涉及各种各样的电子元件，但是我们会一一介绍，然后提供完成一个挑战并理解其工作原理所需的信息。我需要知道如何焊接吗？焊接是一种更永久地连接电子元件和导线的方法。使用热量融化各种金属的混合物，然后快速地冷却并凝固。可以使用这种混合物（称为焊料）使两根线粘在一起或者使电子元件与其他元件保持连接。但是……焊接不是必需的。如果你知道如何焊接，很棒！但是本书中的挑战不需要做这些。如果你不知道如何焊接，我们稍后会指出一些好的教程告诉你需要做些什么。如果你决定更加深入地学习电子学和Arduino技能，这必定是你需要学习的一个技能。除了这本书我还需要什么？附录A包含你完成所有8个挑战需要的所有物品的完整清单。你还会发现我们推荐的各种供应商的零件编号。如果你喜欢每次收集一部分器件，那么去读每个挑战的理论章，寻找每一个具体挑战所要求的特定物品。我们想要提前让你知道，如果你单独购买了这本书所有必需的元件，你最终会花费大约175美元。但是一定要看看这本书的网站，因为我们将告诉你如何购买打折的预先捆绑好的元件包。之所以我们推荐你访问网站，是因为这些信息可能会经常改变，在这本书中写的内容可能在你读到时已经过时了（包括价格较高）。所以，再一次强调……查看网站的定价和所需零部件的最新信息！所有挑战都需要的物件就是Arduino Uno了。你会发现若干出售Arduino的厂商，但你会很高兴知道RadioShack公司目前是一个Arduino零售商。这意味着，如果在你的城市有RadioShack商店，里面可能就出售微控制器。如果你喜欢在网上购物，你可能会发现偶尔有较低价格的Arduino出售。但Arduino已经是一个非常便宜的微控制器了（通常在20～30美元），所以以你可以找到的最好价格购买。只需一个！对于本书中的挑战，你不需要多个Arduino。我们也将给你一个特殊的Arduino相关网站。这样做不是为了帮助你减少输入文字的时间——我们只是想告诉你如何搜索和查找网上已有的详细解决方案。Arduino可以采用电池或交流电（墙）供电。然而，对于这本书，我们将使用电池电源和一根USB线。这意味着你将要购买的电池数量取决于你的Arduino供电方式，使用USB A型线跟USB B型线在一些挑战中给Arduino供电是一样的。附录A为你提供了一些电源选择，选择一个你最喜欢的即可。最后，你会需要一些专业的电子产品，你在本地很可能找不到（如RadioShack）。我们会尽最大努力降低成本，因为学习使用Arduino需要你购买一些独特的物品，以使Arduino正常运转并挑战成功。对于第一个挑战，我需要什么？你需要了解如何阅读第1章。如果你已通过引言了解了，那么相信你会很顺利地完成本书。你需要为第一个挑战中使用的元件列一个购物清单。我们已经在第3章的开头完成了这个简单的工作。对于所有其他的挑战，请参考附录A，查找你所需要的其余元件。最后，你需要一段鼓励的话。如下：你会感到很有趣的。而且你将学到一些真正很酷的东西，会使你的家人、朋友、老师和宠物都很惊讶。（是的，即使狗和猫都会欣赏精心设计的小发明。）你可以做到这一点。在这本书里没有什么是你的技能之外的。如果你感到困惑或迷失了，在本书中——你可以轻而易举地重读你喜欢的任何部分。而且我们也会跟大家分享一些很棒的在线资源，你可以去那里提问。你完全有能力应对这本书中的挑战，所以不要气馁。我们希望你享受这段经历。本书是专门为你这样的人写的。我们承诺，读完这本书后，你就会有很多的理由对自己微笑且感到自豪。所以……我们开始吧。你的第一个Arduino挑战正等待着。所有你需要做的就是翻到下一页……

　　程晨首本Arduino本土著作《Arduino开发实战指南：AVR篇》作者，C2D2社区的发起人，北京创客空间最受新创客欢迎的资深讲师。他是国内较早接触Arduino的单片机系统工程师，拥有丰富的Arduino应用开发和单片机系统开发实战经验，对于Arduino的架构和实现原理有着非常深入的理解和认识。他的著译作还包括：《Arduino电子设计实战指南：零基础篇》、《解析3D打印机：3D打印机的科学与艺术》、《AVR单片机实战：Arduino方法》。

前言
致谢
技术审阅者简介
第1章 在双子座工作站遇到的麻烦 1
1.1 麻烦开始了 1
1.2 上楼，还是不上？ 2
1.3 Andrew 5.0 4
1.4 轰！ 5
1.5 逃离，还是不逃离 6
1.6 A计划 6
第2章 挑战1：了解有趣的东西 8
2.1 Arduino是什么？ 8
2.2 让Arduino做些事情 11
2.3 安装软件 12
2.3.1 Windows操作系统下的注意事项 13
2.3.2 开发环境 15
2.4 准备好了吗？ 16
第3章 挑战1：检查硬件 17
3.1 定位你需要的器件 17
3.1.1 电位计 17
3.1.2 无焊面包板 19
3.1.3 Arduino Uno 21
3.1.4 导线 21
3.2 构建小发明1 22
3.3 下一步是什么？ 25
第4章 挑战1：检查软件 26
4.1 Arduino集成开发环境 26
4.2 挑战1程序 28
4.2.1 开始程序 29
4.2.2 配置串行端口 29
4.2.3 侦听串行端口 30
4.2.4 把输入转化为数字 31
4.2.5 显示结果 32
4.3 解决挑战1 33
第5章 损害评估 34
5.1 Andrew的脸 34
5.2 尴尬的Cade 35
5.3 解锁 36
第6章 挑战2：了解有趣的东西 39
6.1 了解电池 40
6.2 目前是电路 41
6.3 电流流动 42
6.4 准备好了吗？ 43
第7章 挑战2：检查硬件 44
7.1 按钮 44
7.2 LED 45
7.3 电阻 45
7.4 构建小发明2 46
7.5 下一步是什么？ 51
第8章 挑战2：检查软件 52
8.1 函数解析 52
8.2 挑战2 程序 53
8.3 解决挑战2 55
第9章 检测温度 56
9.1 在底座上 57
9.2 斜道和梯子 58
9.3 绿色的舱口 59
第10章 挑战3：了解有趣的东西 60
10.1 了解温度传感器 60
10.2 准备好了吗？ 63
第11章 挑战3：检查硬件 64
11.1 什么是传感器？ 64
11.2 构建小发明3 66
第12章 挑战3：检查软件 71
12.1 if-else条件语句 72
12.2 挑战3程序 73
12.3 解决挑战3 77
第13章 不速之客 78
13.1 向上 78
13.2 幽灵？ 78
13.3 紧急情况！ 79
13.4 危险！ 80
13.5 桶 81
第14章 挑战4：了解有趣的东西 83
14.1 木桶运输机 84
14.2 了解集成电路 85
14.3 准备好了吗？ 87
第15章 挑战4：检查硬件 88
15.1 新硬件 88
15.2 构建小发明4 89
第16章 挑战4：检查软件 99
16.1 挑战4程序 99
16.2 程序拆分 101
16.3 解决挑战4 105
第17章 捉迷藏 106
17.1 穿越 106
17.2 5分钟！ 107
17.3 狂奔！ 108
17.4 步行 109
第18章 挑战5：了解有趣的东西 111
18.1 了解小发明5 112
18.2 准备好了吗？ 113
第19章 挑战5：检查硬件 114
19.1 PIR传感器详解 115
19.2 构建小发明5 115
第20章 挑战5：检查软件 122
20.1 通过解决方案构思 122
20.2 声音函数详解 123
20.3 挑战5程序 124
20.4 解决挑战5 126
第21章 旋转木马 128
21.1 险遭意外 128
21.2 这里没什么可看的 129
21.3 一个工程问题 130
第22章 挑战6：了解有趣的东西 132
22.1 了解小发明6 132
22.2 准备好了吗？ 134
第23章 挑战6：检查硬件 135
23.1 仔细研究伺服电动机 136
23.2 构建小发明6 137
第24章 挑战6：检查软件 145
24.1 伺服电动机库 146
24.2 挑战6程序 147
24.3 解决挑战6中的问题 150
第25章 按下按钮 152
25.1 备份计划 152
25.2 控制中心 153
25.3 疯狂的计划 153
25.4 手电筒 155
第26章 挑战7：了解有趣的东西 156
26.1 了解小发明7 157
26.2 准备好了吗？ 159
第27章 挑战7：检查硬件 160
27.1 光敏电阻详解 161
27.2 构建小发明7 162
第28章 挑战7：检查软件 169
28.1 挑战7程序 169
28.2 解决挑战7 172
第29章 离开工作站 175
29.1 船 175
29.2 启动问题 176
29.3 最终清除故障 178
第30章 挑战8：了解有趣的东西 180
30.1 基本组件 181
30.2 挑战8 的底盘 181
30.3 准备好了吗？ 184
第31章 挑战8：检查硬件 185
31.1 新的硬件 185
31.2 构建小发明8 186
第32章 挑战8：检查软件 195
32.1 函数解析 195
32.2 挑战8程序 196
32.3 解决挑战8 204
32.4 你还没有完成！ 207
第33章 后记 209
附录A 零件列表 212