超圖解 Arduino 互動設計入門, 3/e

<內容簡介>

 

本書已授權 Arduino 原廠發行多國語言版本, 為華文世界 Arduino 教材首例！

本書的目標是讓高中以上, 沒有電子電路基礎, 對微電腦、電子 DIY 及互動裝置有興趣的人士, 也能輕鬆閱讀, 進而順利使用 Arduino 控制板自造完成各種互動應用, 加入創客的行列。因此, 實驗用到的電子和程式觀念, 皆以手繪圖解的方式說明, 看圖就能懂。

 

主要特色如下：

◆【超清楚手繪接線圖, 人人都能動手當創客】：

製作電子實驗一定要動手接電路, 本書利用手繪方式提供超清楚的實體接線圖, 只要對照圖中的接線與電子零件標示, 就可以在麵包板上正確接好線路, 進行實驗。

 

◆【程式語言從零開始, 人人都能設計程式】：

使用 Arduino 製作互動設計除了組裝電路外, 最重要的就是要能夠撰寫程式控制互動邏輯。本書特別以手繪的程式觀念圖以及清楚易懂的流程圖, 從零開始說明程式設計的基礎觀念, 即使沒有程式設計經驗, 也可依照書中說明動手撰寫互動程式。

 

◆【改造 3C 小玩意, 享受自造樂趣】：

除了花錢購買電子零件以外, 本書還會教您改造身邊的3C玩意, 製作出令人驚艷的有趣設計, 像是使用 Wii 遊樂器的手把來控制機器手臂、將廢棄的軟碟片改造成電子鼓、控制家裡照相機的快門或遙控攝影機、將玩具模型車變成可自動躲避障礙物的智慧型自走車、自行 DIY 觸控按鈕介面等。

 

◆【結合 Arduino + Android 物聯網應用】：

互動裝置能夠遙控更是酷, 使用網路模組讓Arduino 互動裝置上網, 即可透過客製化的網頁遠端遙控, 本書更進一步結合 Android 手機, 讓行動裝置化身行動遙控器, 邁入物聯網應用領域。

 

◆【精心設計 DIY 趣味範例】：

包括手機藍牙遙控機器人、連網智慧家電控制、光感應音樂盒、聲控開關、自動調光小夜燈、LED 矩陣動畫與文字跑馬燈、電子尺、電子燭光特效、避障自走車、Wii 手把體感控制機器手臂、紅外線遙控縮時攝影、MIDI 電子鼓、RFID 門禁控制、觸控調光器等。

 

 

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<本書特色>

 

◆ 超圖解、人人都能看懂變創客

◆ 沒學過電子電路也能做出來

◆ 沒有程式設計基礎也能從零開始

◆ 隨手改造身邊小玩意, 自造無窮樂趣

◆ Arduino+Android 互動與行動物聯網應用

 

 

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<作者簡介>

 

趙英傑

網昱多媒體技術總監美國密西根 S.V. 州立大學傳播與多媒體碩士，專長為 Arduino、Flash、Dreamweaver 等, 在台大、臺科大等大專院校及教育訓練單位擔任講師, 並著有《超圖解 Arduino 互動設計入門》、《超圖解物聯網 IoT 實作入門》、《Dreamweaver CS6 教學範本 (適用 SiliconStone 認證考試教材)等多本相關書籍。

 

 

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1-1 Arduino 控制板與擴展板（Shield） 

1-2 Arduino 控制板的功能和接腳說明 

1-3 Arduino 的相關軟體 

1-4 Arduino 開發環境安裝

1-5 上傳「LED 閃爍」範例程式 

 

第 2 章  認識電子零件和工具

2-1 電壓、電流與接地

2-2 微電腦板的電源供應器 

2-3 電阻

2-4 電容

2-5 二極體

2-6 發光二極體（LED） 

2-7 看懂電路圖

2-8 電子工作必備的量測工具：萬用電錶 

2-9 麵包板以及其他電子工具

 

第 3 章  Arduino 互動程式設計入門

3-1 Arduino 程式設計基礎

 動手做 3-1  寫一個 LED 閃爍控制程式 

3-2 用「變數」來管理程式碼

3-3 認識數字系統

3-4 不變的「常數」 

 

第 4 章  開關電路與 LED 跑馬燈效果

4-1 認識開關 

4-2 讀取數位輸入值 

4-3 改變程式流程的 if 條件式 

 動手做 4-1  用麵包板組裝開關電路

 動手做 4-2  LED 跑馬燈 

4-4 撰寫迴圈程式

 動手做 4-3  跑馬燈範例程式二：使用 for 迴圈 

4-5 認識陣列 

 動手做 4-4  跑馬燈範例程式三：使用陣列變數 

4-6 使用埠口操作指令與位移運算子製作跑馬燈程式

 動手做 4-5  跑馬燈範例程式四：使用位移運算子

 

第 5 章  序列埠通信

5-1 並列與序列通訊簡介

5-2 處理文字訊息：認識字元與字串資料類型

5-3 從 Arduino 傳遞序列訊息給電腦

 動手做 5-1  從「序列埠監控視窗」觀察變數值 

5-4 從 Arduino 接收序列埠資料 

 動手做 5-2  從序列埠控制 LED 開關

5-5 switch...case 控制結構

 動手做 5-3  透過「序列埠繪圖家」呈現訊號波形

 

第 6 章  類比信號處理

6-1 讀取類比值

 動手做 6-1  從序列埠讀取「類比輸入」值

6-2 認識光敏電阻與分壓電路

 動手做 6-2  使用光敏電阻製作小夜燈

6-3 壓力感測器與彎曲感測器

6-4 電容式麥克風元件與運算放大器 

 動手做 6-3  自製麥克風聲音放大器（拍手控制開關） 

 動手做 6-4  拍手控制開關改良版 

 

第 7 章  LED 七段顯示器

7-1 七段顯示器

 動手做 7-1  連接 LED 七段顯示器與 Arduino 板

7-2 使用積體電路簡化電路 

 動手做 7-2  序列連接七段顯示器 

7-3 串聯兩個 74HC595 

 

第 8 章  LED 矩陣與 SPI 介面控制

8-1 建立自訂函數

 動手做 8-1  建立自訂函數 

8-2 認識變數的有效範圍

8-3 LED 矩陣簡介 

8-4 認識 SPI 介面與 MAX7219 

 動手做 8-2  組裝 LED 矩陣電路 

8-5 顯示單一矩陣圖像

 動手做 8-3  在 LED 矩陣上顯示音符圖像

 動手做 8-4  在序列埠監控視窗輸出矩形排列的星號

8-6 LED 矩陣動畫與多維陣列程式設計 

 動手做 8-5  在 LED 矩陣上顯示動態圖像

8-7 LED 矩陣跑馬燈

 動手做 8-6  LED 矩陣逐字捲動效果程式

8-8 將常數保存在「程式記憶體」裡 

 

第 9 章  LCD 顯示器 + 溫濕度感測器 + 超音波感測器

9-1 認識文字型 LCD 顯示模組

 動手做 9-1  在 LCD 顯示器上顯示一段文字

 動手做 9-2  在 LCD 上顯示自訂字元符號 

 動手做 9-3  序列連接 LCD 顯示模組

9-2 數位溫濕度感測器

 動手做 9-4  製作數位溫濕度顯示器

9-3 認識超音波

 動手做 9-5  使用超音波感測器製作數位量尺

 

第 10 章  變頻控制 LED 燈光和馬達

10-1 調節電壓變化

10-2 類比輸出（PWM）指令和預設頻率 

 動手做 10-1  調光器 

 動手做 10-2  隨機數字與燭光效果

 動手做 10-3  透過序列埠調整燈光亮度

 動手做 10-4  使用 atoi() 轉換字串成數字

10-3 認識直流馬達

10-4 齒輪箱/滑輪組和動力模型玩具 

10-5 認識電晶體元件 

 動手做 10-5  電晶體馬達控制與調速器

10-6 控制馬達正反轉的 H 橋式馬達控制電路 

 動手做 10-6  自動迴避障礙物的自走車

 

第 11 章  使用 Wii 搖桿控制機械手臂

11-1 認識伺服馬達

 動手做 11-1  自製機械手臂

11-2 認識 Wii 左手把的通訊介面：I2C 

 動手做 11-2  透過 I2C 介面串連兩個 Arduino 板

 動手做 11-3  在 I2C 介面上傳送整數資料 

 動手做 11-4  讀取 Wii 左手把的搖桿、按鈕與加速度計值 

 動手做 11-5  使用 Wii 左手把控制機械手臂

11-3 改造伺服馬達成連續 360°旋轉

 

第 12 章  紅外線遙控與縮時攝影控制器

12-1 認識紅外線

 動手做 12-1  偵測人體移動

12-2 紅外線遙控

 動手做 12-2  使用 IRremote 程式庫解析紅外線遙控值 

 動手做 12-3  使用紅外線遙控器控制伺服馬達

 動手做 12-4  從 Arduino 發射紅外線遙控電器

12-3 運用紅外線遙控照相機 

 動手做 12-5  遙控照相機拍攝縮時影片

 

第 13 章  製作光音樂盒與 MIDI 電子鼓

13-1 發音體和聲音

13-2 使用 tone() 函數發出聲音 

 動手做 13-1  演奏一段瑪莉歐旋律

13-3 使用 #define 巨集指令替換資料 

13-4 認識反射型與遮光型光電開關 

 動手做 13-2  光音樂盒製作

13-5 認識 MIDI 

13-6 MIDI 訊息格式

 動手做 13-3  透過 Arduino 演奏 MIDI 音樂

 動手做 13-4  透過「虛擬 MIDI」介面演奏音樂 

 動手做 13-5  製作 MIDI 電子鼓 

 

第 14 章  手機藍牙遙控機器人製作

14-1 電波、頻段和無線傳輸簡介

14-2 認識藍牙（Bluetooth） 

 動手做 14-1  使用軟體序列埠程式連接 Arduino 與藍牙模組

 動手做 14-2  透過 AT 命令更改藍牙模組的名稱

 動手做 14-3  用 Android 手機藍牙遙控機器人

 

第 15 章  網路與 HTML 網頁基礎 + 嵌入式網站伺服器製作

15-1 認識網路與 IP 位址

15-2 網域名稱、URL 網址和傳輸協定

 動手做 15-1  認識網頁與 HTML 

15-3 網路的連線標準與封包 

15-4 認識 HTTP 協定

15-5 連接乙太（Ethernet）網路卡建立 Arduino 微型網站伺服器 

 動手做 15-2  建立微型網站伺服器

 

第 16 章  網路家電控制

16-1 使用 Webduino 程式庫建立微型網站 

16-2 自訂錯誤訊息網頁與超連結設定 

 動手做 16-1  監控遠端的溫濕度值

16-3 傳遞資料給網站伺服器 

 動手做 16-2  建立網頁表單

16-4 認識傳遞資料的 GET 方法和查詢字串 

 動手做 16-3  建立接收 POST 表單資料的自訂命令 

 動手做 16-4  從瀏覽器控制遠端的燈光開關 

16-5 控制家電開關

 動手做 16-5  使用繼電器控制家電開關

 

第 17 章  RFID 無線識別裝置

17-1 認識條碼與 RFID 

 動手做 17-1  讀取 Mifare RFID 卡的 UID 碼 

 動手做 17-2  Mifare RFID 的門禁系統實驗

17-2 Mifare Classic 1KB 的記憶體結構

 動手做 17-3  讀取與寫入資料到 Mifare 卡片

 

第 18 章  鍵盤與電容式觸控介面應用實作

18-1 認識與使用 4x4 鍵盤 

 動手做 18-1  讀取鍵盤輸入

18-2 認識 Arduino 的 String（字串）程式庫 

 動手做 18-2  結合鍵盤輸入與 LCD 的密碼輸入介面 

18-3 自製電容式觸控開關

 動手做 18-3  電容式觸控開關實驗

18-4 電容式觸控開關模組

 動手做 18-4  使用 4 路觸控開關模組製作 LED 調光器

 

A 認識焊接工具：焊錫、電烙鐵及焊接助手

A-1 焊接工具

 動手做 A-1  基礎焊接練習

 動手做 A-2  焊接鱷魚夾 

A-2 印刷電路板及萬用板 

 動手做 A-3  焊接電路板 

 動手做 A-4  活用 USB 電源供應器

 

B 燒錄 ATmega 微處理器的開機啟動程式 (bootloader)

 動手做 B-1  用麵包板組裝 Arduino 微電腦實驗板

 動手做 B-2  使用 Arduino Uno 控制板燒錄 bootloader 

 動手做 B-3  連接電腦的 USB 介面並上傳程式檔 

 

C 改造 3C 小玩意的控制鈕

C-1 認識光電耦合元件

 

D 中斷處理與交流電調光器製作

D-1 輪詢 VS 中斷

D-2 調整交流電的輸出功率

D-3 定時觸發執行的 TimerOne 程式庫 

 動手做 D-1  交流電調光器電路

 

E 使用 App Inventor 開發 Android App

E-1 認識 App Inventer 2.0

E-2 建立第一個 App Inventor 專案：聲音播放程式

E-3 藍牙遙控機器人 App 的程式碼說明 

 

F Arduino 軟體安裝程式與 Arduin Duemilanove 控制板驅動程式

F-1 透過 Arduino 安裝程式安裝開發工具 

F-2 安裝 Arduino Duemilanove 控制板的驅動程式

 

G Arduino + Flash 整合互動應用

G-1 Arduino + Flash = 多元互動媒體

 動手做 G-1  測試 Arduino 與 Flash 連線

 動手做 G-2  「接電子零件」互動遊戲

G-2 認識 Arduino 的 String（字串）程式庫

 動手做 G-3  Flash 燈光開關和調光器

G-3 使用 Firmata 在 Flash 和 Arduino 之間傳遞資料

 

H 使用 RFID 製作問答遊戲

H-1 認識條碼與 RFID

H-2 RFID 模組介紹與標籤讀取實驗

 動手做 H-1  讀取 RFID 標籤 

H-3 儲存與比對 RFID 編碼 

 動手做 H-2  使用 RFID 控制開關

 動手做 H-3  使用 RFID 進行 Flash 問答遊戲