Arduino開發從零開始學

目    錄

第1章  Arduino平臺概述 1

1.1  什麽是Arduino 1

1.2  Arduino的起源 2

1.3  Arduino的主要特點 3

1.4  Arduino的應用場景 3

第2章  搭建Arduino開發環境 5

2.1  下載和安裝Arduino IDE 5

2.2  設置Arduino IDE中文界面 6

2.3  Arduino IDE界面簡介 7

2.3.1  標題欄 8

2.3.2  菜單欄 8

2.3.3  工具欄 10

2.3.4  代碼編輯器 12

2.4  連接開發板並安裝驅動 13

2.5  驗證開發環境 16

2.5.1  第一個Arduino程序 16

2.5.2  數字引腳和數字電平 20

2.6  串口打印 20

2.6.1  Print類 21

2.6.2  Stream類 22

2.6.3  HardwareSerial類 24

2.7  常見的第三方軟件 31

2.7.1  Arduino的模擬模擬利器Virtual Breadboard 31

2.7.2  電路分析與實物模擬軟件Proteus 32

第3章  輔助性庫函數 33

3.1  位操作函數 33

3.1.1  bitRead讀取位數據 33

3.1.2  bitWrite寫位數據 36

3.1.3  bitSet置1 38

3.1.4  bitClear置0 39

3.1.5  lowByte提取低字節 39

3.1.6  highByte提取高字節 41

3.2  隨機數函數 41

3.2.1  randomSeed設置隨機數種子 42

3.2.2  random生成隨機數 43

3.3  時間函數 43

3.3.1  delay暫停程序（毫秒級） 44

3.3.2  delayMicroseconds暫停程序（微秒級） 44

3.3.3  micros運行計時（微秒級） 44

3.3.4  millis運行計時（毫秒級） 45

3.4  數學函數 46

3.5  字符函數 47

3.6  數字輸入/輸出操作函數 47

3.6.1  pinMode設置引腳模式 48

3.6.2  digitalRead讀取引腳值 48

3.6.3  digitalWrite向引腳寫值 48

3.7  模擬輸入/輸出操作函數 50

3.7.1  analogRead讀取模擬引腳 50

3.7.2  analogReference改變基準電壓 51

3.7.3  analogWrite輸出模擬信號 51

3.8  高級輸入/輸出操作函數 52

3.8.1  tone生成方波 52

3.8.2  noTone停止方波 53

3.8.3  pulseIn讀取脈沖 53

3.8.4  pulseInLong讀取脈沖 54

3.8.5  shiftIn移入數據 55

3.8.6  shiftOut移出數據 55

3.9  中斷操作函數 56

3.9.1  interrupts重啟中斷 56

3.9.2  noInterrupts禁用中斷 56

3.9.3  attachInterrupt設置一個中斷 57

3.9.4  detachInterrupt 58

3.9.5  digitalPinToInterrupt 58

第4章  電路設計軟件Fritzing入門 59

4.1  認識Fritzing 59

4.1.1  下載和安裝Fritzing 61

4.1.2  Fritzing主界面 62

4.1.3  元件庫 65

4.2  使用Fritzing模擬電路 69

4.2.1  點亮和燒毀LED燈 70

4.2.2  測量電壓和電流 72

第5章  硬件入門 75

5.1  單片機和開發板 75

5.1.1  什麽是單片機 75

5.1.2  主流單片機 76

5.1.3  開發板 77

5.1.4  Arduino屬於單片機開發板 78

5.1.5  Atmel公司的單片機 78

5.1.6  AVR單片機的優缺點 79

5.2  電壓、電流和電阻 79

5.2.1  電壓 79

5.2.2  電流 80

5.2.3  電阻 80

5.3  電子元件 81

5.3.1  電容 81

5.3.2  發光二極管 82

5.3.3  開關 82

5.3.4  晶體振盪器 83

5.3.5  七段數碼管 83

5.3.6  米字數碼管 84

5.3.7  蜂鳴器 84

5.3.8  二極管 84

5.3.9  三極管 85

5.3.10  三態緩沖器74125 85

5.3.11  光電耦合器 85

5.3.12  電位器 86

5.3.13  繼電器 86

5.4  詳解電阻器 87

5.4.1  電阻器的定義 87

5.4.2  電阻器的作用 87

5.4.3  電阻器的分類 88

5.4.4  區分薄膜式與厚膜式 94

5.5  線路 95

5.5.1  導線 95

5.5.2  引腳 95

5.5.3  GND 96

5.6  電路圖 96

5.7  常用軟硬件工具 97

5.8  麵包板和跳線 102

5.8.1  麵包板 102

5.8.2  跳線 105

5.9  ATmega328P單片機 106

5.10  Arduino開發板的常見型號 108

5.10.1  Arduino UNO開發板 108

5.10.2  Arduino Leonardo開發板 109

第6章  發光二極管 111

6.1  LED概述 111

6.1.1  LED的概念 111

6.1.2  PN結 112

6.1.3  LED的工作原理 114

6.1.4  LED的特點 116

6.1.5  LED的參數 117

6.1.6  LED的分類 117

6.2  LED實戰 119

6.2.1  電路圖 119

6.2.2  模擬電路 121

6.2.3  點亮和熄滅LED 122

6.2.4  伏安特性 124

6.2.5  搭建實物電路 125

6.2.6  編寫程序 126

第7章  按鍵數字信號 128

7.1  輸入模式和按鍵開關 128

7.2  模擬電路 129

7.3  搭建實物電路 133

7.4  編程讓電路工作 134

第8章  按鍵開關控制LED 137

8.1  輸入上拉的概念 137

8.2  電路設計 138

8.3  編寫程序驅動電路 139

第9章  Arduino純下位機實驗 141

9.1  製作LED流水燈 141

9.1.1  電路設計 142

9.1.2  搭建電路並開發程序 143

9.2  製作搶答器 145

9.2.1  電路設計 145

9.2.2  搭建電路並開發程序 146

9.3  讓蜂鳴器發出不同頻率的聲音 149

9.3.1  電路設計 149

9.3.2  搭建電路並開發程序 149

9.4  用按鍵開關控制蜂鳴器 151

9.4.1  電路設計 151

9.4.2  搭建電路並開發程序 151

9.5  讀取電位器模擬量 153

9.5.1  電路設計 154

9.5.2  搭建電路並開發程序 155

9.6  光控小燈 157

9.6.1  電路設計 158

9.6.2  搭建電路並開發程序 158

9.7  電位器調節光的亮度 160

9.7.1  電路設計 161

9.7.2  搭建電路並開發程序 162

9.8  RGB三色LED實驗 163

9.8.1  電路設計 163

9.8.2  搭建電路並開發程序 164

9.9  火焰傳感器控制LED燈 166

9.9.1  電路設計 167

9.9.2  搭建電路並開發程序 168

9.10  電壓表 169

9.10.1  電路設計 170

9.10.2  搭建電路並開發程序 170

9.11  聲控燈 172

9.11.1  電路設計 172

9.11.2  搭建電路並開發程序 173

9.12  紅外編碼 175

9.12.1  電路設計 175

9.12.2  搭建電路並開發程序 176

9.13  紅外控制LED 179

9.13.1  電路設計 180

9.13.2  搭建電路並開發程序 180

9.14  一位數碼管顯示 182

9.14.1  電路設計 184

9.14.2  搭建電路並開發程序 184

9.15  四位數碼管 188

9.15.1  電路設計 189

9.15.2  搭建電路並開發程序 189

9.16  LCD顯示屏 194

9.16.1  電路設計 196

9.16.2  搭建電路並開發程序 196

9.17  直流電機驅動風扇 198

9.17.1  電路設計 199

9.17.2  搭建電路並開發程序 200

第10章  Arduino和上位機實驗 202

10.1  安裝Visual C++ 2017 202

10.2  Win32下的串口編程API 204

10.2.1  打開串口 204

10.2.2  配置串口 206

10.2.3  讀寫串口 210

10.2.4  關閉串口 212

10.3  VC和Arduino程序之間的串口通信 212

第11章  超聲波智能小車項目實戰 218

11.1  組裝小車 218

11.2  測試小車輪子 223

11.2.1  L298N驅動板的接線 223

11.2.2  檢查通電情況 228

11.2.3  小車前進 228

11.3  超聲波避障 229

11.3.1  認識超聲波傳感器 229

11.3.2  超聲波模塊的接線 230

11.3.3  編程測試超聲波模塊 231

11.3.4  無舵機小車避障 234

11.3.5  編程測試舵機模塊 236

11.3.6  有舵機小車避障 239

11.4  魔法手控制小車 242

11.5  紅外遙控器控制小車 242

11.5.1  紅外遙控接收器的組裝 243

11.5.2  紅外遙控接收器的接線 244

11.5.3  編程實現遙控小車 244

11.6  紅外避障 246

11.6.1  避障紅外傳感器的組裝 246

11.6.2  避障紅外傳感器的接線 246

11.6.3  編程實現紅外避障 247

11.7  小車原地旋轉 248

11.8  聰明小車智能尋跡 249

11.8.1  尋跡傳感器的組裝 250

11.8.2  尋跡傳感器的接線 250

11.8.3  佈置路徑 250

11.8.4  實現小車直走尋跡 251

11.8.5  實現小車轉彎尋跡 251