Arduino魔法书

内容概要

Jeremy Blum最近在康奈尔大学取得了电气和计算机工程专业的硕士学位，他之前还在同一领域取得了学士学位。在康奈尔大学，他通过由他发起并领导的康奈尔大学可持续设计组织（Cornell University Sustainable Design）监督了国内外几座生态建筑的设计和施工，这是一个被国家承认的可持续设计组织，该组织曾受到美国和世界绿色建筑委员会（U.S. and World Green Building Councils）CEO的特别称赞。同样，Jeremy也将他的激情付诸电气工程领域，设计了太阳能家庭能源监控系统、革命性的光导纤维LED照明系统以及追踪太阳的智能太阳能面板。他还负责协助启动了一个首创的创业者协同工作空间，每年致力于许多学生创业项目（也包括一些他自己的创意）的合作开发。

Jeremy还设计了广受赞誉的义肢控制方法、手势识别系统以及楼宇自动化系统等许多项目。他设计了MakerBot Replicator 3D打印机（被世界各国的人们使用，包括像NASA这样知名组织）的电子系统，以及MakerBot Digitizer 3D扫描仪的原型电子系统和固件。作为知名组织Creative Machines Lab的研究员，他致力于创作能够组装它们自己的机器人、自学习四足机器人以及重新定义个人制造的3D打印机。他将这项研究呈送给了同行审阅的期刊和远在印度的学术会议。

Jeremy制作的YouTube视频已经将数百万人带入了工程学的大门，是互联网上最流行的Arduino入门教程。他曾开发了入选探索频道（Discovery Channel）的开源硬件项目和入门教程，并因此被国际上的开源社区和“创客”社区所熟知，赢得了一些奖项和黑客马拉松（hack-a-thons）。Jeremy入选了美国电气和电子工程师学会（American Institute of Electrical and Electronics Engineers）的2012工程学新面孔（2012 New Face of Engineering）榜单。

书籍目录

第1 部分 Arduino 工程基础 / 1

第1 章 让你的Arduino 闪烁 / 2

探索Arduino 生态系统 / 3

Arduino 功能 / 3

Arduino 板卡 / 7

创建你的第一个程序 / 12

下载并安装Arduino IDE / 12

运行IDE 并连接Arduino / 13

分析你的第一个程序 / 15

本章小结 / 17

第２章 数字输入、输出和脉冲宽度调制 / 18

数字输出 / 19

连接一个LED 并使用面包板 / 19

数字输出端口编程 / 23

使用for 循环 / 24

analogWrite()与脉冲宽度调制 / 25

读取数字输入 / 28

读取带有下拉电阻的数字输入 / 28

使用“有弹性的”按键 / 30

制作一个可控的RGB LED 夜灯 / 33

本章小结 / 37

第3 章 读取模拟传感器 / 38

理解模拟和数字信号 / 39

比较模拟和数字信号 / 39

将模拟信号转换为数字信号 / 40

利用Arduino 读取模拟传感器：analogRead() / 41

读取电位器 / 42

使用模拟传感器 / 45

利用可变电阻制作自己的模拟传感器 / 50

使用阻性分压器 / 50

利用模拟输入控制模拟输出 / 52

本章小结 / 54

第2 部分 控制环境 / 55

第4 章 三极管与电机驱动 / 56

驱动直流电机 / 57

操作大电流感性负载 / 58

利用PWM 控制电动机转速 / 62

使用H-桥控制直流电机的方向 / 64

驱动伺服电机 / 70

理解连续旋转伺服电机和标准伺服电机的区别 / 71

理解伺服电机控制 / 71

控制伺服电机 / 75

制作扫描式距离传感器 / 76

本章小结 / 80

第5 章 发出声音 / 81

理解扬声器的工作原理 / 82

声音的性质 / 82

扬声器是如何发声的 / 83

使用tone()发出声音 / 84

包含定义文件 / 85

给扬声器接线 / 86

产生声音序列 / 88

理解tone()函数的限制 / 91

制作一架微型钢琴 / 91

本章小结 / 94

第6 章 USB 和串口通信 / 95

理解Arduino 的串口通信功能 / 96

使用内置或外置USB-串口转换器的Arduino 板卡 / 97

使用次级含USB 功能ATMega MCU 来模拟串口转换器的Arduino 板卡 / 99

使用单个带USB 功能MCU 的Arduino 板卡 / 101

带有USB-Host 功能的Arduino 板卡 / 101

监听Arduino / 102

使用print 语句 / 102

使用特殊字符 / 103

改变数据类型表示 / 105

与Arduino 对话 / 105

从计算机或其他串口设备上读取信息 / 106

与桌面应用程序通信 / 112

与Processing 通信 / 113

学习Arduino Leonardo（及其他基于32U4 的Arduino）的特殊技巧 / 119

模拟键盘 / 119

模拟鼠标 / 124

本章小结 / 127

第7 章 移位寄存器 / 129

理解移位寄存器 / 130

发送并行和串行数据 / 131

使用74HC595 移位寄存器 / 131

使用Arduino 进行串行移位输出 / 134

在二进制和十进制间转换 / 136

用移位寄存器控制灯光动画 / 137

搭建“光骑士” / 137

用LED 条形图响应输入 / 139

本章小结 / 142

第3 部分 Arduino 通信接口 / 143

第8 章 I2C 总线 / 144

I2C 总线的历史 / 145

I2C 硬件设计 / 145

通信方案与ID 值 / 146

硬件要求和上拉电阻 / 147

与I2C 测温探头通信 / 148

设置硬件 / 148

参考数据手册 / 149

编写软件 / 151

将移位寄存器、串口通信和I2C 通信结合 / 153

为温度监控系统搭建硬件 / 153

修改嵌入式程序 / 154

编写Processing 程序 / 156

本章小结 / 159

第9 章 SPI 总线 / 160

SPI 总线概述 / 161

SPI 硬件和通信设计 / 162

硬件配置 / 162

通信方案 / 163

比较SPI 与I2C / 164

与SPI 数字电位器通信 / 164

从数据手册中获取信息 / 164

设置硬件 / 167

编写软件 / 169

用SPI 数字电位器制作视听显示系统 / 171

设置硬件 / 172

修改软件 / 173

本章小结 / 175

第10 章 连接液晶显示器 / 176

设置LCD / 177

使用LiquidCrystal 库写入LCD / 180

向显示器输出文本 / 180

创建特殊符号和动画 / 182

制作一个私人自动恒温器 / 185

设置硬件 / 185

用按键调节设定值 / 188

添加声音报警和电扇 / 189

整合：完整的程序 / 190

升级项目 / 194

本章小结 / 194

第11 章 使用XBee 收发器进行无线通信 / 195

理解XBee 无线通信 / 196

XBee 无线收发器 / 197

XBee 无线收发器扩展板和串口连接 / 198

配置XBee / 201

用扩展板或USB 适配器配置 / 202

选择Xbee 设置并将XBee 连到主机上 / 203

用X-CTU 配置XBee / 204

用串口终端配置XBee / 207

与计算机无线通信 / 209

为远程Arduino 供电 / 209

回顾串口示例：用电位器控制Processing / 211

回顾串口示例：控制一个RGB LED / 214

与另一个Arduino 通信：制作无线门铃 / 216

系统设计 / 217

发射器硬件 / 218

接收器硬件 / 218

发射器软件 / 219

接收器软件 / 220

本章小结 / 223

第4 部分 高级的话题和项目 / 225

第12 章 硬件和定时器中断 / 226

使用硬件中断 / 227

理解轮询和中断间的平衡 / 228

理解Arduino 的硬件中断能力 / 229

搭建并测试硬件消抖动的按键中断电路 / 230

使用定时器中断 / 237

理解定时器中断 / 237

获取软件库 / 238

近乎于同时地执行两个任务 / 238

搭建一个中断驱动的音响 / 239

音响硬件 / 239

音响软件 / 240

本章小结 / 242

第13 章 用SD 卡记录数据 / 243

数据记录的准备工作 / 244

用CSV 文件格式化数据 / 244

为数据记录准备SD 卡 / 245

将SD 卡接入Arduino / 249

SD 卡扩展板 / 249

SD 卡SPI 接口 / 253

写入SD 卡 / 253

读取SD 卡 / 258

使用一个实时时钟 / 261

理解实时时钟 / 261

使用实时时钟 / 263

做一个入口记录仪 / 268

记录仪硬件 / 268

记录仪软件 / 270

数据分析 / 273

本章小结 / 274

第14 章 将你的Arduino 联网 / 275

互联网、Arduino 和你 / 276

网络术语 / 276

客户端与服务器 / 279

将你的Arduino 联网 / 279

在网上控制Arduino / 279

准备I/O 控制硬件 / 280

设计一个简易网页 / 280

编写Arduino 服务器程序 / 282

通过网络控制Arduino / 286

把实时数据发送给绘图服务 / 290

在Xively 上创建实时数据源 / 290

添加数据源组件 / 295

本章小结 / 299

附录 揭秘ATMega 数据手册和Arduino 原理图 / 300

阅读数据手册 / 300

分解数据手册 / 300

理解器件引脚定义 / 302

理解Arduino 原理图 / 304

作者简介

《Arduino魔法书：实现梦想的工具和技术》生动地展示了如何使用世界上最流行的微控制器，来制作酷炫、实用、兼具艺术性和教育意义的作品。通过学习电气工程、程序设计、人机交互等方面的课程，带你循序渐进地搭建出复杂的作品。本书始终致力于提供优良的典范，一旦你掌握了这些技巧，就可以将其应用到自己的作品里。你可以从中学到宝贵的技能，并乐在其中。

《Arduino魔法书：实现梦想的工具和技术》是一本关于使用Arduino实现梦想的作品。作者Jeremy Blum有一句名言：“我们生活在未来。”利用可用的工具和在本出版物中将学到的知识，任何人都有机会、也有能力选择一款Arduino微控制器并在几分钟内利用它控制周围的世界——这一梦想直到最近才成为可能。微控制器是一个可编程的平台，它使我们能够使用相对简单的命令，来定义复杂的机械、电气和软件系统的操作。通过对本出版物的学习，我们将使用Arduino制作各种作品，从运动检测到无线控制系统再到互联网通信。

本出版物适用于任何经验层级的Arduino爱好者。读者不需要具备或者只需具备少量编程和电气工程方面的经验。为了照顾到各个层次的读者，本书设计了各种可选章节、小栏目或短节选，并在其中详细解释了具体的概念。

 Arduino魔法书下载