商品簡介
本書是基於作者多年的軟硬件平臺設計和教學經驗撰寫的Arduino Uno開發入門指導，指導初學者做出自己喜歡的實驗，同時幫助有經驗的工程師更有效率地開發應用專題。
本書的核心內容包括：引導讀者使用Arduino Uno開發板輕鬆創建自己的創意實驗平臺；基於自己動手製作（DIY）的實驗平臺，解碼和開發穩定的紅外線遙控器、聲音控制器，完成功能完備的項目專題製作和產品原型機的開發；利用Arduino基本I/O功能，實現包括七節顯示器、按鍵掃描、串行通信接口、繼電器及音樂控制等項目應用。
本書的技術探討部分深入淺出，實驗項目貼近實際應用，既適合初學者自學實踐，也適合有經驗的工程師用於項目開發的參考。
作者簡介
陳明熒，系統研發工程師，臺灣成功大學電機所碩士班畢業，技術學院電子系講師15年，20年單芯片程序設計經驗，研究方向為語音辨認、單芯片專利產品開發。目前擔任偉克多微計算機工作室開發顧問，擁有臺灣4項聲控產品專利，致力於聲控技術應用研發及相關應用教材設計。
序
前 言
筆者所在的實驗室一直將基於8051微控制器的單片機用於教學和項目應用，歷經20多年，因而想在基於8051微控制器的實驗測試平臺之外另行開發一個新的實驗測試平臺。幸運的是，近幾年來Arduino開源電子原型平臺成為實現這個想法的最佳選擇。對於我這個在8051實驗測試平臺編寫C語言程序有20年經驗的人來說，相比於其他程序設計語言，還是更青睞C語言，因為它既簡單，移植性又好。
特別是看到Arduino系統的範例及鏈接庫、軟件串行接口、I2C 接口、SPI 接口、EEPROM、服務器電機、LCD、SD卡、網絡、WiFi等常用的控制接口都有人已經編寫好了，筆者內心感動不已。親自編寫過硬件底層驅動程序的人都知道，這不僅僅需要花費很多時間進行編寫，還需要花費更多時間進行測試，而現在只要把它們集成到應用中即可，豈不是幸事？ Arduino官網及網上的相關論壇中還有更多的應用，可供讀者看和學的資源幾乎是“無限的”，實在是太棒了。
再好的工具，自己不能理解掌握就無法成為自己的應用技術。
接下來的N個小時、N個工作日及節假日，筆者都在測試自己感興趣的相關應用實驗。經過數百個小時的“Arduino程序實驗奇幻漂流及探索”過程，才有了本書中講述的各種實驗項目，在日常的工作之余，筆者還在持續探索其他神奇有趣的應用，更多實驗項目還在持續進行中。
Arduino是一種開放授權的互動開發平臺，它有一塊簡單輸入、輸出的開源電路板，並結合了類似Java、C語言的開發環境，讓初學者易於上手使用。有了基本工具後，搭配一些常用的電子元器件，如LED、揚聲器、按鍵、光敏電阻、紅外線遙控、超聲波測距儀、服務器電機等元器件。相信讀者閱讀完本書，便可以進行有趣的實驗，展示產品原型機、互動作品、學生專題，當然讀者還需動手做才能實現自己的作品。
對於Arduino Uno而言，筆者的使用心得如下：
? 具有簡單、易學、易用的集成開發工具。
? 硬件架構簡單。
? 支持標準C語言的程序開發。
? 有DIP芯片可用於手工焊接拓展實驗。
? 有大量範例可供學習參考。
? 支持新硬件的應用。
目前根據工作需要，筆者建立了一個Arduino應用開發平臺：
? 以Uno板為開發板，自動下載程序，可以快速驗證程序功能。
? 自己焊接製作Arduino最小電路設計板，按需求可以快速復制。
? 在Arduino最小電路設計板上加LCD、遙控接口，取代Uno板。
? 定制化各種Arduino應用板。
? 以Arduino玩玩“免改裝”聲控玩具、家電、居家自動化應用。
? 支持Arduino聲控紅外線遙控各種可能的應用。
對於不同的用戶，筆者的建議是：
? 初學者：測試過後，看看自己是否有需求、有願望、有動機來學習。有動機學，再來投資硬件進行學習。
? 已入門者：建議自己焊接一塊Arduino最小電路設計板加LCD模塊。因為Uno板沒有輸入輸出，不方便驗證應用，而接麵包板只是為了一時的實驗，有太多不方便的地方。善用Arduino最小電路設計板以及Uno芯片，可以互換使用，因為可為Arduino最小電路設計板手動下載程序。
有經驗的程序員，應該知道筆者想說的是：Arduino系統提供的現成的開發工具如果可以幫助讀者解決工作上的問題，為什麼不直接拿來用呢？如果讀者正苦於缺乏研發產品的時間和精力，那麼采用Arduino研發平臺將省下很多時間，因為其背後有全世界一流的研發高手在提供支持，很多開發工作不必我們親自動手，只需看懂程序，便可以拿來開始進行實驗。Arduino為我們準備好了入門學習的所有工具，你準備好了嗎？
Arduino魅力無窮，本書集成了自行研發的模塊來進行實驗，包括中文語音合成模塊MSAY、控制紅外線學習模塊 L51、控制中文聲控模塊VI。
本書提供了以下實驗：
? Arduino控制史賓機器人、發射飛鏢的機器人、遙控風扇、家中電視機的實驗。
? Arduino手機遙控車、聲控發射飛鏢的機器人、聲控風扇、聲控家中電視機的實驗。
簡化程序設計，不必編寫一堆程序代碼來控制，關鍵程序只需10多行程序語句。
學會Arduino C程序設計後，在校學生可以把本書學到的設計應用到自己的畢業設計中，完成屬於自己的畢業設計論文，畢業後甚至可以把這個設計作為自己的“代表作”，在面試時也會有加分作用。特別是應聘嵌入式開發工程師時，效果會更好，因為基於Arduino的任何專題作品，都是軟件與硬件相結合開發的成果。
在C語言程序設計中覺得好玩、有趣的實驗，筆者都會安排時間去嘗試研究和實驗。同樣，在使用Arduino系統開發的過程中，讀者將會發現更多的應用，值得讀者不斷去探索和研究。筆者最大的心願就是希望本書能引導初學者，用Arduino輕鬆愉快地設計和製造出自己的專題作品以及“玩出”自己的精彩實驗。
代碼下載
本書的代碼可掃描右側的二維碼獲取，也可按提示把下載鏈接轉發到自己的郵箱中下載。如果下載有問題，請發送電子郵件，郵件主題為“Arduino開發入門與創意應用”。
陳明熒
2021年11月
目次
目 錄
第1章 認識Arduino 1
1.1 Arduino軟硬件設計的開源電子原型平臺 1
1.2 Arduino開發板的硬件架構 2
1.3 需要的開發板及實驗方式 5
1.4 安裝開發環境及使用 9
1.5 安裝開發板驅動程序 14
1.6 習題 16
第2章 Arduino開發環境 17
2.1 內置示例程序的研究 17
2.2 編寫基本測試程序 19
2.3 最小電路設計板功能的擴充 22
2.4 善用C語言的移植性來開發程序 22
2.5 建立LCD功能的開發平臺 27
2.6 建立遙控設備功能的開發平臺 28
2.7 習題 29
第3章 認識Arduino C語言 30
3.1 C語言的特色 30
3.2 C語言程序的架構 31
3.3 Arduino程序架構 31
3.4 C語言的標識符及保留字 32
3.5 數據類型 32
3.6 常數的聲明 35
3.7 基本算術運算 36
3.8 數據類型的轉換 36
3.9 關係運算符和邏輯運算符 37
3.10 流程控制 38
3.11 數組 43
3.12 函數的使用 45
3.13 預處理宏指令 48
3.14 習題 50
第4章 基本IO控制 52
4.1 延遲時間控制 52
4.2 開發板上的LED工作指示燈 54
4.3 走馬燈控制一 55
4.4 走馬燈控制二 57
4.5 壓電揚聲器測試 59
4.6 按鍵 60
4.7 七節數字顯示器控制 62
4.8 繼電器控制接口 64
4.9 習題 66
第5章 串口控制 67
5.1 串行數據傳輸原理 67
5.2 RS232串口介紹 69
5.3 Arduino串口 71
5.4 使用Arduino傳送數據到計算機 72
5.5 Arduino串行輸出格式 73
5.6 Arduino接收數據控制LED燈 75
5.7 Arduino串口輸出隨機數 77
5.8 習題 78
第6章 LCD接口控制 79
6.1 LCD介紹 79
6.2 LCD接口設計 84
6.3 LCD顯示器的測試 84
6.4 自定義LCD字模 86
6.5 LCD倒計時器 87
6.6 習題 91
第7章 模數轉換器 92
7.1 模數轉換器的應用 92
7.2 模數轉換器的工作流程 93
7.3 Arduino模數轉換 93
7.4 LCD電壓表 94
7.5 光敏電阻控制LED亮和滅 96
7.6 習題 97
第8章 數模轉換器 98
8.1 數模轉換器的應用 98
8.2 數模轉換器的工作流程 99
8.3 Arduino數模轉換控制 99
8.4 測量輸出電壓 100
8.5 通過可變電阻調整LED亮度 101
8.6 習題 102
第9章 Arduino傳感器實驗 103
9.1 顯示溫濕度值的實驗 103
9.2 人體移動偵測實驗 105
9.3 超聲波測距實驗 107
9.4 超聲波測距警示實驗 110
9.5 磁簧開關實驗 112
9.6 振動開關實驗 114
9.7 水滴土壤濕度實驗 117
9.8 瓦斯煙霧實驗 120
9.9 習題 123
第10章 音樂音效控制 124
10.1 音調測試 124
10.2 音效控制 126
10.3 音階控制 127
10.4 演奏歌曲 129
10.5 習題 132
第11章 紅外線遙控器實驗 133
11.1 紅外線遙控的應用 133
11.2 紅外線遙控器的工作原理 134
11.3 紅外線遙控器譯碼實驗 137
11.4 紅外線遙控器譯碼顯示機 139
11.5 習題 141
第12章 舵機控制 142
12.1 舵機介紹 142
12.2 舵機的控制方式 143
12.3 舵機控制實驗 146
12.4 習題 148
第13章 Arduino說中文 149
13.1 中文語音合成模塊介紹 149
13.2 Arduino語音合成模塊實驗1 150
13.3 Arduino語音合成模塊實驗2 154
13.4 習題 156
第14章 Arduino控制學習型遙控器模塊 157
14.1 學習型遙控器模塊介紹 157
14.2 Arduino控制學習型遙控器 159
14.3 有人移動發射紅外線信號 162
14.4 Arduino控制史賓機器人實驗 165
14.5 Arduino控制發射飛鏢玩具機器人實驗 168
14.6 Arduino控制遙控風扇實驗 169
14.7 習題 170
第15章 Arduino不限定語言聲控設計 171
15.1 基本聲控技術介紹 171
15.2 聲控模塊介紹 173
15.3 Arduino控制聲控模塊 174
15.4 Arduino聲控亮燈 176
15.5 習題 183
第16章 Arduino控制中文聲控模塊 184
16.1 中文聲控模塊介紹 184
16.2 遙控設備免改裝變為聲控設備的實驗 185
16.3 Arduino控制中文聲控模塊 186
16.4 Arduino聲控玩具實驗 190
16.5 Arduino聲控風扇實驗 194
16.6 習題 197
第17章 Arduino專題作品的製作 198
17.1 遙控八音盒 198
17.2 遙控倒計時器 203
17.3 智能盆栽澆灌器 207
17.4 紅外線遙控車 211
17.5 Arduino中文聲控車 216
17.6 Android手機遙控車 221
17.7 Arduino聲控譜曲 231
17.8 Arduino控制家中的電視機 236
17.9 Arduino聲控電視機 240
附錄A 247
A.1 ASCII對照表 247
A.2 簡易穩壓電源的製作 249
A.3 自制Arduino實驗板 250
A.4 L51學習型遙控器模塊特性的說明 253
A.5 L51學習型遙控器的使用 254
A.6 L51學習型遙控模塊的遙控器信號分析及應用 257
A.7 VI中文聲控模塊的使用 259
A.8 VCMM特定人語音聲控模塊的使用 261
A.9 本書實驗所需的零部件及模塊 263
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