Arduino开源硬件概论

　　本书在“大众创业，万众创新”的时代背景下，结合当前高等院校创新实践课程，总结基于Arduino开源硬件的开发方法，并给出系统开发Arduino智能硬件产品的实际案例。其主要内容包括四个方面： Arduino开源硬件与Arduino开发板、开发环境及编程语言，介绍了开源硬件开发的基本知识和方法，包括开源硬件的发展、常用的开发板以及Arduino IDE的使用和相关的编程语言等； Arduino开发产品的基本方法，包括硬件设计方法Fritzing的使用、Arduino入门程序设计和扩展板的使用； 外围硬件及传感器使用方法，包括智能开源硬件平台、传感器和模块，从功能、电路连接和实例程序等方面介绍其使用方法； 综合案例的开发，包括控制类项目开发，交互类项目开发以及大型综合项目开发。本书内容由浅入深，引导读者先思考后实践，将创新思维与实践案例相结合，以满足不同层次的人员需求。同时，本书提供实际项目的硬件设计图和软件实现代码，供读者自学和提高使用。 本书可作为大学信息与通信工程及相关专业的本科生教材，也可以作为智能硬件爱好者的创新手册或从事物联网、创新开发和设计的专业技术人员的参考书，还可以为创客需求产生、产品分析、设计生产、产品实现提供帮助。

　　李永华现执教于北京邮电大学，拥有超过10年的嵌入式开发经验，致力于物联网和智能硬件的研究开发工作。在教学中以兴趣为导向，激发学生的创造性；以素质为基础，提高自身教学水平；以科研为手段，促进教学理念转变。通过信息工程专业综合改革，探索了以“学生学为中心”的教学模式，营造生动活泼的学习方法，提高学生独立思考问题、发现问题、解决问题的能力，激发学生的创造激情。在研发及教学实践中指导学生实现200余个创新案例，并指导着一支物联网开发团队，曾在物联网、开源硬件等技术领域进行了多场学术报告，并且出版了《AllJoyn技术原理及物联网程序开发指南》《Arduino实战指南——游戏开发、智能硬件、人机交互、智能家居与物联网设计30例》《Arduino软硬件协同设计实战指南》等多部物联网技术方面的著作。

目录

第0章开源硬件概述

0.1Arduino

0.2Raspberry Pi

0.3BeagleBone

0.4Cubieboard

本章习题

第1章Arduino开源硬件

1.1Arduino UNO开发板

1.1.1概述

1.1.2技术规范

1.2Arduino YUN开发板

1.2.1概述

1.2.2技术规范

1.3Arduino DUE开发板

1.3.1概述

1.3.2技术规范

1.4Arduino MEGA 2560开发板

1.4.1概述

1.4.2技术规范

1.5Arduino LEONARDO开发板

1.5.1概述

1.5.2技术规范

1.6Arduino ETHERNET开发板

1.6.1概述

1.6.2技术规范

1.7Arduino ROBOT

1.7.1概述

1.7.2技术规范

1.8Arduino NANO开发板

1.8.1概述

1.8.2技术规范

本章习题

第2章Arduino软件开发平台

2.1Arduino平台特点

2.2Arduino IDE的安装

2.3Arduino IDE的使用

本章习题

第3章Arduino编程语言

3.1Arduino编程基础

3.2数字I/O引脚的操作函数

3.3模拟I/O引脚的操作函数

3.4高级I/O操作函数

3.5时间函数

3.6中断函数

3.7串口通信函数

本章习题

第4章Arduino硬件设计平台

4.1Fritzing软件简介

4.1.1主界面

4.1.2项目视图

4.1.3工具栏

4.2Fritzing使用方法

4.2.1查看元件库已有元件

4.2.2添加新元件到元件库

4.2.3添加新元件库

4.2.4添加或删除元件

4.2.5添加元件间连线

4.3Arduino电路设计

4.4Arduino开发平台样例与编程

本章习题

第5章Arduino开发基础

5.1入门开发例程

5.1.1Blink

5.1.2AnalogReadSerial

5.1.3DigitalReadSerial

5.1.4Fade

5.1.5ReadAnalogVoltage

5.2数字信号处理开发例程

5.2.1BlinkWithoutDelay

5.2.2Button

5.2.3Debounce

5.2.4DigitalInputPullup

5.2.5StateChangeDetection

5.2.6toneKeyboard

5.2.7toneMelody

5.2.8toneMultiple

5.2.9tonePitchFollower

5.3模拟信号处理开发例程

5.3.1AnalogInOutSerial

5.3.2AnalogInput

5.3.3AnalogWriteMega

5.3.4Calibration

5.3.5Fading

5.3.6Smoothing

本章习题

第6章Arduino扩展板

6.1Arduino以太网扩展板

6.1.1概述

6.1.2技术规范

6.2Arduino GSM扩展板

6.2.1概述

6.2.2技术规范

6.3Arduino电机扩展板

6.3.1概述

6.3.2技术规范

6.4Arduino 9轴运动扩展板

6.4.1概述

6.4.2技术规范

6.5Arduino WiFi扩展板

6.5.1概述

6.5.2技术规范

6.6Arduino的库文件

本章习题

第7章Arduino数据采集

7.1温湿度采集

7.1.1原理

7.1.2实验代码

7.2水位采集

7.2.1原理

7.2.2实验代码

7.3光强采集

7.3.1原理

7.3.2实验代码

7.4气体传感器

7.4.1原理

7.4.2实验代码

7.5超声波传感器

7.5.1原理

7.5.2实验代码

7.6压力传感器

7.6.1原理

7.6.2实验代码

7.7风速传感器

7.7.1原理

7.7.2实验代码

7.8拍照模块

7.8.1原理

7.8.2实验代码

本章习题

第8章Arduino显示控制

8.1LED

8.1.1原理

8.1.2电路图

8.1.3实验代码

8.2数码管

8.2.1原理

8.2.2电路图

8.2.3实验代码

8.3点阵

8.3.1原理

8.3.2点阵的使用方法

8.3.3实验代码

8.4液晶LCD

8.4.1原理

8.4.2电路图

8.4.3引脚扩展

8.4.4实验代码

本章习题

第9章Arduino电流控制

9.1直流电机

9.1.1原理

9.1.2电路图

9.1.3实验代码

9.2步进电机

9.2.1原理

9.2.2电路图

9.2.3实验代码

9.3舵机

9.3.1原理

9.3.2电路图

9.3.3实验代码

9.4继电器

9.4.1原理

9.4.2电路图

9.4.3实验代码

本章习题

第10章Arduino通信控制

10.1SPI串口通信

10.1.1原理

10.1.2电路图及使用

10.1.3实验代码

10.2红外线通信

10.2.1原理

10.2.2电路图及使用

10.2.3实验代码

10.3RFID通信

10.3.1原理

10.3.2电路图及使用

10.3.3实验代码

10.4以太网通信

10.4.1原理

10.4.2电路图及使用

10.4.3实验代码

10.5WiFi通信

10.5.1原理

10.5.2电路图及使用

10.5.3实验代码

10.6蓝牙通信

10.6.1原理

10.6.2电路图及使用

10.6.3实验代码

10.7XBee通信

10.7.1原理

10.7.2电路图及使用

10.7.3实验代码

本章习题

第11章自动还原魔方人工智能项目设计

11.1功能及总体设计

11.1.1功能介绍

11.1.2总体设计

11.2模块介绍

11.2.1ESP8266模块

11.2.2输出模块

11.2.3主程序模块

11.3产品展示

11.4故障及问题分析

11.5元件清单

第12章蓝牙智能锁项目设计

12.1功能及总体设计

12.1.1功能介绍

12.1.2总体设计

12.2模块介绍

12.2.1自动解锁模块

12.2.2手动解锁模块

12.2.3手机APP

12.2.4主程序模块

12.3产品展示

12.4故障及问题分析

12.5元件清单

第13章LED多模式显示时钟项目设计

13.1功能及总体设计

13.1.1功能介绍

13.1.2总体设计

13.2模块介绍

13.2.1模式控制模块

13.2.2DS1307模块

13.2.3显示模块

13.2.4主程序模块

13.3产品展示

13.4故障及问题分析

13.5元件清单

附录A习题参考答案