本書系統(tǒng)論述了Arduino開源硬件的架構(gòu)、原理、開發(fā)方法及13個(gè)完整的項(xiàng)目設(shè)計(jì)案例。全書共14章，內(nèi)容包括Arduino設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、繪圖儀項(xiàng)目設(shè)計(jì)、智能行李箱項(xiàng)目設(shè)計(jì)、導(dǎo)游自拍照無人機(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、Arduino Phone項(xiàng)目設(shè)計(jì)、智能快遞箱項(xiàng)目設(shè)計(jì)、智能機(jī)房環(huán)境監(jiān)控項(xiàng)目設(shè)計(jì)、手勢控制機(jī)械爪項(xiàng)目設(shè)計(jì)、聯(lián)網(wǎng)型煙霧報(bào)警器項(xiàng)目設(shè)計(jì)、智能手寫數(shù)字識別項(xiàng)目設(shè)計(jì)、智能垃圾桶項(xiàng)目設(shè)計(jì)、空中鼠項(xiàng)目設(shè)計(jì)、解魔方項(xiàng)目設(shè)計(jì)和智能計(jì)步器項(xiàng)目設(shè)計(jì)。 在編排方式上，全書側(cè)重對創(chuàng)新產(chǎn)品的項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程進(jìn)行介紹，分別從需求分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等角度論述硬件電路、軟件設(shè)計(jì)、傳感器和功能模塊等，并剖析產(chǎn)品的功能、使用、電路連接和程序代碼等。 本書可作為高校電子信息類專業(yè)開源硬件設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等課程的教材，也可作為創(chuàng)客及智能硬件愛好者的參考用書，還可作為從事物聯(lián)網(wǎng)、創(chuàng)新開發(fā)和設(shè)計(jì)專業(yè)人員的技術(shù)參考書。
從構(gòu)思、設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)，深入理解Arduino項(xiàng)目開發(fā)
《Arduino案例實(shí)戰(zhàn)》系統(tǒng)論述了Arduino開源硬件的開發(fā)方法和技術(shù)。書中以豐富的Arduino設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹了智能硬件的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。在處理嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，使用Arduino開源平臺，將事半功倍，極大提高效率。
本書突出的特點(diǎn)
? 典型場景的創(chuàng)新應(yīng)用
? 智能開源的編程實(shí)踐
? 不同領(lǐng)域的經(jīng)典案例
? 多種產(chǎn)品的功能實(shí)現(xiàn)
注：本書提供配套學(xué)習(xí)資源，下載地址為清華大學(xué)出版社本書頁面。
前言
物聯(lián)網(wǎng)、智能硬件和大數(shù)據(jù)技術(shù)給社會帶來了巨大的沖擊，個(gè)性化、定制化和智能化的硬件設(shè)備成為未來的發(fā)展趨勢。中國制造2025計(jì)劃、德國的工業(yè)4．0及美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都是將人、數(shù)據(jù)和機(jī)器連接起來，其本質(zhì)是工業(yè)的深度信息化，為未來智能社會的發(fā)展提供制造技術(shù)基礎(chǔ)。
在大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新的時(shí)代背景下，人才的培養(yǎng)方法和模式也應(yīng)該滿足當(dāng)前的時(shí)代需求。作者依據(jù)當(dāng)今信息社會的發(fā)展趨勢，結(jié)合Arduino開源硬件及智能硬件的發(fā)展要求，采取激勵創(chuàng)新的工程教育方法，培養(yǎng)可以適應(yīng)未來工業(yè)4．0發(fā)展的人才就顯得相當(dāng)重要。因此，作者試圖探索基于創(chuàng)新工程教育的基本方法，并將其提煉為適合我國國情、具有自身特色的創(chuàng)新實(shí)踐教材。本書是對實(shí)際教學(xué)中應(yīng)用智能硬件的創(chuàng)新工程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，包括具體的創(chuàng)新方法和開發(fā)案例，希望對教育教學(xué)及工業(yè)界有所幫助，起到拋磚引玉的作用。
本書的內(nèi)容和素材主要來源于作者所在學(xué)校近幾年承擔(dān)的教育部和北京市的教育、教學(xué)改革項(xiàng)目和成果，也是北京郵電大學(xué)信息工程專業(yè)的同學(xué)們創(chuàng)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成果。書中系統(tǒng)地介紹了如何利用Arduino平臺進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，包括相關(guān)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)品應(yīng)用，主要內(nèi)容包括Arduino設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，生活便捷類開發(fā)案例、人機(jī)交互類開發(fā)案例等。
本書由北京郵電大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育精品課程項(xiàng)目資助，同時(shí)也得到了教育部電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會、信息工程專業(yè)國家第一類特色專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目、信息工程專業(yè)國家第二類特色專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目、教育部CDIO工程教育模式研究與實(shí)踐項(xiàng)目、教育部本科教學(xué)工程項(xiàng)目、信息工程專業(yè)北京市特色專業(yè)建設(shè)、北京市教育教學(xué)改革項(xiàng)目的大力支持。在此一并表示感謝！
為了便于讀者高效學(xué)習(xí)，及時(shí)掌握Arduino開發(fā)方法，本書配套提供項(xiàng)目設(shè)計(jì)的硬件電路圖、程序代碼、實(shí)現(xiàn)過程中出現(xiàn)的問題及解決方法，可供讀者舉一反三，二次開發(fā)。
由于作者水平有限，書中不妥之處在所難免，衷心希望各位讀者多提寶貴意見，以便作者進(jìn)一步修改和完善。
李永華
于北京郵電大學(xué)
2019年3月
李永華 現(xiàn)執(zhí)教于北京郵電大學(xué)，擁有超過10年的嵌入式開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，致力于物聯(lián)網(wǎng)和智能硬件的研究開發(fā)工作。在教學(xué)中以興趣為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性；以素質(zhì)為基礎(chǔ)，提高自身教學(xué)水平；以科研為手段，促進(jìn)教學(xué)理念轉(zhuǎn)變。通過信息工程專業(yè)綜合改革，探索了以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)模式，營造生動活潑的學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)生獨(dú)立思考問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造激情。在研發(fā)及教學(xué)實(shí)踐中指導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)200余個(gè)創(chuàng)新案例，并指導(dǎo)著一支物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，曾在物聯(lián)網(wǎng)、開源硬件等技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了多場學(xué)術(shù)報(bào)告，并且出版了《AllJoyn技術(shù)原理及物聯(lián)網(wǎng)程序開發(fā)指南》《Arduino實(shí)戰(zhàn)指南游戲開發(fā)、智能硬件、人機(jī)交互、智能家居與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)30例》《Arduino軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)指南》等多部物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面的著作。
目錄
第1章Arduino設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
1.1開源硬件簡介
1.2Arduino開源硬件
1.2.1Arduino開發(fā)板
1.2.2Arduino擴(kuò)展板
1.3Arduino軟件開發(fā)平臺
1.3.1Arduino平臺特點(diǎn)
1.3.2Arduino IDE的安裝
1.3.3Arduino IDE的使用
1.4Arduino編程語言
1.4.1Arduino編程基礎(chǔ)
1.4.2數(shù)字I/O引腳的操作函數(shù)
1.4.3模擬I/O引腳的操作函數(shù)
1.4.4高級I/O引腳的操作函數(shù)
1.4.5時(shí)間函數(shù)
1.4.6中斷函數(shù)
1.4.7串口通信函數(shù)
1.4.8Arduino的庫函數(shù)
1.5Arduino硬件設(shè)計(jì)平臺
1.5.1Fritzing軟件簡介
1.5.2Fritzing使用方法
1.5.3Arduino電路設(shè)計(jì)
1.5.4Arduino開發(fā)平臺樣例與編程
第2章繪圖儀項(xiàng)目設(shè)計(jì)
2.1功能及總體設(shè)計(jì)
2.2模塊介紹
2.2.1主程序模塊
2.2.2串口通信模塊
2.2.3指令隊(duì)列模塊
2.2.4設(shè)置及存儲模塊
2.2.5狀態(tài)探測模塊
2.2.6步進(jìn)電機(jī)控制模塊
2.2.7軸運(yùn)動控制模塊
2.2.8G代碼處理模塊
2.2.9格式化輸出字符模塊
2.3產(chǎn)品展示
2.4元件清單
第3章智能行李箱項(xiàng)目設(shè)計(jì)
3.1功能及總體設(shè)計(jì)
3.2模塊介紹
3.2.1GPS模塊
3.2.2溫濕度傳感器
3.2.3壓力傳感器
3.2.4OneNET云平臺
3.2.5微信小程序模塊
3.3產(chǎn)品展示
3.4元件清單
第4章導(dǎo)游自拍照無人機(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)
4.1功能及總體設(shè)計(jì)
4.2模塊介紹
4.2.1APM飛控
4.2.2OpenMV模塊
4.2.3GO拍微信小程序
4.3產(chǎn)品展示
4.4元件清單
第5章Arduino Phone項(xiàng)目設(shè)計(jì)
5.1功能及總體設(shè)計(jì)
5.2模塊介紹
5.2.1主程序模塊
5.2.2PC端軟件模塊
5.2.3HC05藍(lán)牙初始化模塊
5.3產(chǎn)品展示
5.4元件清單
第6章智能快遞箱項(xiàng)目設(shè)計(jì)
6.1功能及總體設(shè)計(jì)
6.2模塊介紹
6.2.1傳感器模塊
6.2.2傳輸模塊
6.3產(chǎn)品展示
6.4元件清單
第7章智能機(jī)房環(huán)境監(jiān)控項(xiàng)目設(shè)計(jì)
7.1功能及總體設(shè)計(jì)
7.2模塊介紹
7.2.1主程序模塊
7.2.2ESP8266模塊
7.2.3服務(wù)器模塊
7.2.4支撐文件模塊
7.3產(chǎn)品展示
7.4元件清單
第8章手勢控制機(jī)械爪項(xiàng)目設(shè)計(jì)
8.1功能及總體設(shè)計(jì)
8.2模塊介紹
8.2.1手勢識別模塊
8.2.2機(jī)械爪
8.3產(chǎn)品展示
8.4元件清單
第9章聯(lián)網(wǎng)型煙霧報(bào)警器項(xiàng)目設(shè)計(jì)
9.1功能及總體設(shè)計(jì)
9.2模塊介紹
9.2.1硬件模塊
9.2.2服務(wù)器
9.3產(chǎn)品展示
9.4元件清單
第10章智能手寫數(shù)字識別項(xiàng)目設(shè)計(jì)
10.1功能及總體設(shè)計(jì)
10.2模塊介紹
10.2.1主程序模塊
10.2.2輸入模塊
10.2.3輸出模塊
10.3產(chǎn)品展示
10.4元件清單
第11章智能垃圾桶項(xiàng)目設(shè)計(jì)
11.1功能及總體設(shè)計(jì)
11.2模塊介紹
11.2.1感應(yīng)模塊
11.2.2藍(lán)牙模塊
11.3產(chǎn)品展示
11.4元件清單
第12章空中鼠項(xiàng)目設(shè)計(jì)
12.1功能及總體設(shè)計(jì)
12.2模塊介紹
12.2.1ADXL345模塊
12.2.2主程序模塊
12.3產(chǎn)品展示
12.4元件清單
第13章解魔方項(xiàng)目設(shè)計(jì)
13.1功能及總體設(shè)計(jì)
13.2模塊介紹
13.2.1主程序模塊
13.2.2串口通信模塊
13.2.3輸出模塊
13.3產(chǎn)品展示
13.4元件清單
第14章智能計(jì)步器項(xiàng)目設(shè)計(jì)
14.1功能及總體設(shè)計(jì)
14.2模塊介紹
14.2.1主程序模塊
14.2.2三軸加速度傳感器
14.2.3LCD輸出模塊
14.3產(chǎn)品展示
14.4元件清單
參考文獻(xiàn)
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