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15個完整的項目設(shè)計案例。本書共16章，內(nèi)容包括Arduino設(shè)計基礎(chǔ)、自動還原魔方人工智能項目設(shè)計、小花的飲料機(jī)項目設(shè)計、智能水杯項目設(shè)計、智能手環(huán)項目設(shè)計、多功能監(jiān)控拍照報警系統(tǒng)項目設(shè)計、Gamebuino復(fù)古式游戲機(jī)和自制小游戲項目設(shè)計、基于Arduino的智能冰箱項目設(shè)計、盲人手杖項目設(shè)計、射擊對決項目設(shè)計、手勢控制Arduino操控計算機(jī)項目設(shè)計、藍(lán)牙智能機(jī)器人項目設(shè)計、*遙控器項目設(shè)計、智能垃圾桶項目設(shè)計、多功能鬧鐘項目設(shè)計和語音控制的機(jī)械臂項目設(shè)計。
在編排方式上，全書側(cè)重針對創(chuàng)新產(chǎn)品的項目設(shè)計過程進(jìn)行描述，分別從需求、分析、設(shè)計與實現(xiàn)等角度論述了硬件電路、軟件設(shè)計、傳感器和功能模塊等，并剖析了產(chǎn)品的功能、使用、電氣連接和程序代碼等。為便于讀者高效學(xué)習(xí)，快速掌握Arduino開發(fā)方法，本書配套提供項目設(shè)計的硬件電路圖和程序代碼，可供讀者舉一反三，二次開發(fā)。
本書可作為高校電子信息類專業(yè)開源硬件設(shè)計電子系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等課程的教材，也可以作為創(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)計專業(yè)人員的技術(shù)參考書。
從構(gòu)思、設(shè)計到實現(xiàn)，深入理解Arduino項目開發(fā)
《Arduino案例實戰(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)計實例，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
? 典型場景的創(chuàng)新應(yīng)用
? 智能開源的編程實踐
? 不同領(lǐng)域的經(jīng)典案例
? 多種產(chǎn)品的功能實現(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)前的時代需求。依據(jù)當(dāng)今信息社會的發(fā)展趨勢，結(jié)合Arduino開源硬件的發(fā)展及智能硬件的發(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，筆者試圖探索基于創(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)新實踐教材。本書對實際教學(xué)中應(yīng)用智能硬件的創(chuàng)新工程教學(xué)經(jīng)驗進(jìn)行了總結(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)計成果。書中系統(tǒng)地介紹了如何利用Arduino開發(fā)平臺進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，包括相關(guān)的設(shè)計、實現(xiàn)與產(chǎn)品應(yīng)用，主要內(nèi)容包括Arduino設(shè)計基礎(chǔ)及項目開發(fā)案例，涉及智能控制類開發(fā)案例、生活便捷類開發(fā)案例、物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)案例、人機(jī)交互類開發(fā)案例及其他創(chuàng)意類開發(fā)案例。
在編排方式上，全書側(cè)重針對創(chuàng)新產(chǎn)品的項目設(shè)計過程進(jìn)行描述，分別從需求、分析、設(shè)計與實現(xiàn)等角度論述了硬件電路、軟件設(shè)計、傳感器和功能模塊等，并剖析了產(chǎn)品的功能、使用、電氣連接和程序代碼等。
本書主要由李永華編著。此外，李和禹、陳河泉、陳向梅、張秋彤、李昕燁、張國利也參與了部分內(nèi)容的編寫。同時，感謝林家儒教授的鼎力支持和悉心指導(dǎo)，感謝鄭鋮、譚揚(yáng)、黃旭新、顧鐵玥、高凡石、陳佳豐等研究生的大力協(xié)助，感謝北京郵電大學(xué)信息工程專業(yè)所有同學(xué)，感謝父母妻兒在精神上給予的支持與鼓勵！
本書獲得了北京郵電大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育精品課程項目的資助。本書的編寫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)項目、信息工程專業(yè)國家第二類特色專業(yè)建設(shè)項目、教育部CDIO工程教育模式研究與實踐項目、教育部本科教學(xué)工程項目、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)改革項目、北京郵電大學(xué)教育教學(xué)改革項目的支持。在此一并表示感謝！
本書可作為高校電子信息類專業(yè)開源硬件設(shè)計電子系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等課程的教材，也可以作為創(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)計專業(yè)人員的技術(shù)參考書。為便于讀者高效學(xué)習(xí)，及時掌握Arduino開發(fā)方法，本書配套提供項目設(shè)計的硬件電路圖和程序代碼，可供讀者舉一反三，二次開發(fā)。歡迎廣大讀者加入開源硬件學(xué)習(xí)QQ群，以便獲取本書配套資源，進(jìn)行學(xué)習(xí)交流。
由于作者水平有限，書中不妥之處在所難免，衷心地希望各位讀者多提寶貴意見及具體的修改建議，以便再版更正。
李永華
于北京郵電大學(xué)
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，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)實踐中指導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)200余個創(chuàng)新案例，并指導(dǎo)著一支物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)團(tuán)隊，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30例》《Arduino軟硬件協(xié)同設(shè)計實戰(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)計基礎(chǔ)
1.1開源硬件概述
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
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)計平臺
1.5.1Fritzing軟件簡介
1.5.2Fritzing使用方法
1.5.3Arduino電路設(shè)計
1.5.4Arduino開發(fā)平臺樣例與編程
第2章自動還原魔方人工智能項目設(shè)計
2.1項目背景
2.2創(chuàng)新描述
2.3功能及總體設(shè)計
2.3.1功能介紹
2.3.2總體設(shè)計
2.3.3模塊介紹
2.4產(chǎn)品展示
2.5故障及問題分析
2.6元器件清單
第3章小花的飲料機(jī)項目設(shè)計
3.1項目背景
3.2創(chuàng)新描述
3.3功能及總體設(shè)計
3.3.1功能介紹
3.3.2總體設(shè)計
3.3.3模塊介紹
3.4產(chǎn)品展示
3.5故障及問題分析
3.6元器件清單
第4章智能水杯項目設(shè)計
4.1項目背景
4.2創(chuàng)新描述
4.3功能及總體設(shè)計
4.3.1功能介紹
4.3.2總體設(shè)計
4.3.3模塊介紹
4.4產(chǎn)品展示
4.5故障及問題分析
4.6元器件清單
第5章智能手環(huán)項目設(shè)計
5.1項目背景
5.2創(chuàng)新描述
5.3功能及總體設(shè)計
5.3.1功能介紹
5.3.2總體設(shè)計
5.3.3模塊介紹
5.4產(chǎn)品展示
5.5故障及問題分析
5.6元器件清單
第6章多功能監(jiān)控拍照報警系統(tǒng)項目設(shè)計
6.1項目背景
6.2創(chuàng)新描述
6.3功能及總體設(shè)計
6.3.1功能介紹
6.3.2總體設(shè)計
6.3.3模塊介紹
6.4產(chǎn)品展示
6.5故障及問題分析
6.6元器件清單
第7章Gamebuino復(fù)古式游戲機(jī)和自制小游戲項目設(shè)計
7.1項目背景
7.2創(chuàng)新描述
7.3功能及總體設(shè)計
7.3.1功能介紹
7.3.2總體設(shè)計
7.3.3模塊介紹
7.4產(chǎn)品展示
7.5故障及問題分析
7.6元器件清單
第8章基于Arduino的智能冰箱項目設(shè)計
8.1項目背景
8.2創(chuàng)新描述
8.3功能及總體設(shè)計
8.3.1功能介紹
8.3.2總體設(shè)計
8.3.3模塊介紹
8.4產(chǎn)品展示
8.5故障及問題分析
8.6元器件清單
第9章盲人手杖項目設(shè)計
9.1項目背景
9.2創(chuàng)新描述
9.3功能及總體設(shè)計
9.3.1功能介紹
9.3.2總體設(shè)計
9.3.3模塊介紹
9.4產(chǎn)品展示
9.5故障及問題分析
9.6元器件清單
第10章射擊對決項目設(shè)計
10.1項目背景
10.2創(chuàng)新描述
10.3功能及總體設(shè)計
10.3.1功能介紹
10.3.2總體設(shè)計
10.3.3模塊介紹
10.4產(chǎn)品展示
10.5故障及問題分析
10.6元器件清單
第11章手勢控制Arduino操控計算機(jī)項目設(shè)計
11.1項目背景
11.2創(chuàng)新描述
11.3功能及總體設(shè)計
11.3.1功能介紹
11.3.2總體設(shè)計
11.3.3模塊介紹
11.4產(chǎn)品展示
11.5故障及問題分析
11.6元器件清單
第12章藍(lán)牙智能機(jī)器人項目設(shè)計
12.1項目背景
12.2創(chuàng)新描述
12.3功能及總體設(shè)計
12.3.1功能介紹
12.3.2總體設(shè)計
12.3.3模塊介紹
12.4產(chǎn)品展示
12.5故障及問題分析
12.6元器件清單
第13章萬能遙控器項目設(shè)計
13.1項目背景
13.2創(chuàng)新描述
13.3功能及總體設(shè)計
13.3.1功能介紹
13.3.2總體設(shè)計
13.3.3模塊介紹
13.4產(chǎn)品展示
13.5故障及問題分析
13.6元器件清單
第14章智能垃圾桶項目設(shè)計
14.1項目背景
14.2創(chuàng)新描述
14.3功能及總體設(shè)計
14.3.1功能介紹
14.3.2總體設(shè)計
14.3.3模塊介紹
14.4產(chǎn)品展示
14.5故障及問題分析
14.6元器件清單
第15章多功能鬧鐘項目設(shè)計
15.1項目背景
15.2創(chuàng)新描述
15.3功能及總體設(shè)計
15.3.1功能介紹
15.3.2總體設(shè)計
15.3.3模塊介紹
15.4產(chǎn)品展示
15.5故障及問題分析
15.6元器件清單
第16章語音控制的機(jī)械臂項目設(shè)計
16.1項目背景
16.2創(chuàng)新描述
16.3功能及總體設(shè)計
16.3.1功能介紹
16.3.2總體設(shè)計
16.3.3模塊介紹
16.4產(chǎn)品展示
16.5故障及問題分析
16.6元器件清單
參考文獻(xiàn)
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