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Arduino最佳入門與應用:打造互動設計輕鬆學

出版日期
2021
閱讀格式
PDF
書籍分類
學科分類
ISBN
9789865027940

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本書如同Arduino一樣的容易上手,完全以從未學習過電子、資訊相關知識的初學者角度切入,設計出多元的實作內容,成為入門與專題應用的最佳指引。專題實作單元皆包含【相關原理知識】、【函式說明】、【實作練習】三大部份,在【相關原理知識】中先說明完成專題實作所需的基本知識,【函式說明】則詳細解說使用到的Arduino函式功能及用法,最後的【實作練習】則融入互動設計作品常用的周邊元件、通訊模組,以及各類型的感測器等超過200個實用範例及練習,學習者只需結合本書部份範例,再加上自己的創意巧思,就能設計出有趣又好玩的互動作品。


從入門、應用到專題實作,現在,就開始輕鬆的玩好Arduino!

˙學習最容易:使用Arduino公司所提供的免費Arduino IDE軟體,操作簡單、輕鬆上手。本書強調在玩創意,而不是在設計Arduino 程式,全彩實圖說明,實作練習皆有詳細說明,生動有趣、輕鬆易學,絕對是一本最佳的入門書。

˙學習花費少:本書所使用的Arduino Uno R3原廠開發板價格不到500元,軟體可在官網https://www.arduino.cc/免費下載,全書所須周邊元件及模組價格便宜無負擔。

˙學習資源多:Arduino 採開放源碼(open-source)理念,不但在官網上可以找到技術支援資料,而且網路上也提供相當豐富的共享資源。

˙學習模組化:全書程式模組化且前後連貫一致,讀者發揮巧思創意結合部分範例程式,即能輕鬆設計完成互動作品。

˙內容多樣化:使用常用元件及模組,包含發光二極體、矩陣型LED模組、七段顯示器模組、液晶顯示器模組、蜂鳴器、指撥開關、按鍵開關、矩陣鍵盤、直流馬達、伺服馬達、步進馬達、RFID模組、紅外線模組、藍牙模組、RF 無線模組等,以及各類型感測器如光敏電阻、超音波感測器、溫度感測器、溼度感測器、三軸加速度計、三軸數位陀螺儀感測器等,精心設計超過260個豐富多樣化的實用範例。

˙應用生活化:生活化的單元教學設計,除了提高學生學習興趣之外、也能培養學生創意設計的素養能力。內容包含調光燈、霹靂燈、雨滴燈、呼吸燈、計數器、數位時鐘、數位電壓表、光線偵測應用、移動偵測應用、距離測量應用、倒車警示器、數位溫度計、數位溼度計、傾斜角度測量、旋轉角度測量、字幕機、電子琴、音樂盒、自走車、無線遙控車、自動追光系統、大樓門禁管理、紅外線家電控制、手機藍牙家電控制、藍牙家電控制、RF 無線家電控制等。

˙教材多元化:如果初學者有興趣深入學習,可參考作者進階教材「Arduino自走車最佳入門與應用」及「Arduino物聯網最佳入門與應用」兩本書。相信可以更加充實。
  • CHAPTER 1 認識 Ardino
    • 1-1 簡介
    • 1-2 Arduino 硬體介紹
      • 1-2-1 Uno 板
      • 1-2-2 Leonardo 板
      • 1-2-3 Mega 2560 板
      • 1-2-4 Micro 板
      • 1-2-5 Nano 板
    • 1-3 Arduino 軟體介紹
    • 1-4 Arduino 整合開發環境
      • 1-4-1 下載 Arduino 開發環境
      • 1-4-2 Arduino 板驅動程式
      • 1-4-3 Arduino 開發環境使用說明
      • 1-4-4 執行第一個 Arduino 程式
  • CHAPTER 2 基本電路原理
    • 2-1 電的基本概念
      • 2-1-1 庫侖
      • 2-1-2 電壓
      • 2-1-3 電流
      • 2-1-4 電阻
      • 2-1-5 功率
    • 2-2 數字系統
      • 2-2-1 十進位表示法
      • 2-2-2 二進位表示法
      • 2-2-3 十六進位表示法
      • 2-2-4 常用進位轉換
    • 2-3 個人手工具
      • 2-3-1 麵包板
      • 2-3-2 原型擴充板
      • 2-3-3 電烙鐵
      • 2-3-4 尖口鉗
      • 2-3-5 斜口鉗
      • 2-3-6 剝線鉗
    • 2-4 三用電表介紹
      • 2-4-1 電壓測量
      • 2-4-2 電流測量
      • 2-4-3 電阻測量
    • 2-5 基本元件及符號
  • CHAPTER 3 Arduino 語言基礎
    • 3-1 C 語言架構
    • 3-2 Arduino 語言架構
    • 3-3 Arduino 的變數與常數
      • 3-3-1 變數名稱
      • 3-3-2 資料型態
      • 3-3-3 變數宣告
      • 3-3-4 變數生命週期
      • 3-3-5 變數型態轉換
    • 3-4 運算子
      • 3-4-1 算術運算子
      • 3-4-2 關係運算子
      • 3-4-3 邏輯運算子
      • 3-4-4 位元運算子
      • 3-4-5 複合運算子
      • 3-4-6 運算子的優先順序
    • 3-5 Arduino 程式流程控制
      • 3-5-1 迴圈控制指令
      • 3-5-2 條件控制指令
      • 3-5-3 無條件跳躍指令
    • 3-6 函式
      • 3-6-1 函式原型
    • 3-7 陣列
      • 3-7-1 一維陣列
      • 3-7-2 二維陣列
      • 3-7-3 以陣列傳引數
    • 3-8 前置命令
      • 3-8-1 #define 前置命令
      • 3-8-2 #include 前置命令
  • CHAPTER 4 LED 控制實習
    • 4-1 認識發光二極體
      • 4-1-1 LED 發光原理
      • 4-1-2 LED 測量方法
      • 4-1-3 串列式全彩 LED
    • 4-2 函式說明
      • 4-2-1 setup ( )函式
      • 4-2-2 loop ( )函式
      • 4-2-3 pinMode ( )函式
      • 4-2-4 digitalWrite ( )函式
      • 4-2-5 analogWrite ( )函式
      • 4-2-6 delay ( )函式
      • 4-2-7 delayMicroseconds ( )函式
      • 4-2-8 millis ( )函式
      • 4-2-9 micros ( )函式
    • 4-3 實作練習
      • 4-3-1 一個 LED 閃爍實習
      • 4-3-2 四個 LED 單燈右移實習
      • 4-3-3 四個 LED 霹靂燈變化實習
      • 4-3-4 一個 LED 亮度變化實習
      • 4-3-5 四個 LED 單燈右移呼吸燈變化實習
      • 4-3-6 雨滴燈實習
      • 4-3-7 串列式全彩 LED 顯示七彩顏色實習
  • CHAPTER 5 開關控制實習
    • 5-1 認識開關
      • 5-1-1 滑動開關
      • 5-1-2 按鍵開關
      • 5-1-3 矩陣鍵盤
    • 5-2 函式說明
      • 5-2-1 digitalWrite ( )函式
      • 5-2-2 digitalRead ( )函式
    • 5-3 實作練習
      • 5-3-1 一個指撥開關控制一個 LED 亮與暗實習
      • 5-3-2 一個指撥開關控制四個 LED 單燈移位實習
      • 5-3-3 一個按鍵開關控制一個 LED 亮與暗實習
      • 5-3-4 一個按鍵開關控制四個 LED 移位方向實習
      • 5-3-5 矩陣鍵盤控制串列全彩 LED 實習
  • CHAPTER 6 串列埠實習
    • 6-1 認識串列通訊
      • 6-1-1 RS-232 介面
      • 6-1-2 USB 介面
      • 6-1-3 Arduino 串列介面
    • 6-2 函式說明
      • 6-2-1 Serial.begin ( )函式
      • 6-2-2 Serial.print ( )函式
      • 6-2-3 Serial.println ( )函式
      • 6-2-4 Serial.write ( )函式
      • 6-2-5 Serial.available ( )函式
      • 6-2-6 Serial.read ( )函式
    • 6-3 實作練習
      • 6-3-1 Arduino 板傳送訊息給電腦實習
      • 6-3-2 Arduino 板傳送 LED 狀態給電腦實習
      • 6-3-3 Arduino 板接收電腦訊息實習
      • 6-3-4 電腦鍵盤控制 LED 閃爍速度實習
      • 6-3-5 電腦鍵盤控制 LED 亮與暗實習
      • 6-3-6 電腦鍵盤控制四個 LED 移位方向實習
  • CHAPTER 7 七段顯示器實習
    • 7-1 認識七段顯示器
      • 7-1-1 共陽極七段顯示器顯示原理
      • 7-1-2 共陰極七段顯示器顯示原理
    • 7-2 四連七段顯示器
      • 7-2-1 多工掃描原理
    • 7-3 串列式八位七段顯示模組
      • 7-3-1 MAX7219 介面 IC
    • 7-4 函式說明
      • 7-4-1 bit ( )函式
      • 7-4-2 bitRead ( )函式
      • 7-4-3 bitWrite ( )函式
      • 7-4-4 bitSet ( )函式
      • 7-4-5 bitClear ( )函式
      • 7-4-6 SPI 函式庫
    • 7-5 實作練習
      • 7-5-1 一位七段顯示器顯示 0 ~ 9 計數實習
      • 7-5-2 按鍵開關控制一位七段顯示器連續上下計數實習
      • 7-5-3 按鍵開關控制一位七段顯示器單步上數計數實習
      • 7-5-4 四位七段顯示器顯示 0000 ~ 9999 計數實習
      • 7-5-5 按鍵開關控制四位七段顯示器連續上下數計數實習
      • 7-5-6 使用串列八位七段顯示模組顯示數字實習
      • 7-5-7 使用串列八位七段顯示模組顯示英文字實習
      • 7-5-8 使用矩陣鍵盤控制串列八位七段顯示模組實習
  • CHAPTER 8 感測器實習
    • 8-1 認識類比/數位( A/D )轉換
      • 8-1-1 感測器
      • 8-1-2 放大整形
      • 8-1-3 A/D 轉換器
    • 8-2 函式說明
      • 8-2-1 analogReference ( )函式
      • 8-2-2 analogRead ( )函式
      • 8-2-3 constrain ( )函式
      • 8-2-4 map ( )函式
      • 8-2-5 pulseIn ( )函式
    • 8-3 實作練習
      • 8-3-1 讀取類比電壓值實習
      • 8-3-2 調光燈實習
      • 8-3-3 電位器控制 LED 閃爍速度實習
      • 8-3-4 LED 數位電壓表實習
      • 8-3-5 光線偵測實習
      • 8-3-6 移動偵測實習
      • 8-3-7 距離測量實習—使用 PING )))TM超音波感測器
      • 8-3-8 LM35 溫度測量實習
      • 8-3-9 18B20 溫度測量實習
      • 8-3-10 DHT11 溫溼度測量實習
      • 8-3-11 MMA7361 傾斜角度測量實習
      • 8-3-12 L3G4200 旋轉角度測量實習
  • CHAPTER 9 矩陣型 LED 實習
    • 9-1 認識矩陣型 LED 顯示器
      • 9-1-1 內部結構
      • 9-1-2 多工掃描原理
      • 9-1-3 串列式 8X8 矩陣型 LED 顯示模組
    • 9-2 函式說明
      • 9-2-1 SPI 函式庫
    • 9-3 實作練習
      • 9-3-1 8X8 矩陣型 LED 顯示靜態字元實習
      • 9-3-2 電腦鍵盤控制 8X8 矩陣型 LED 顯示數字 0 ~ 9 實習
      • 9-3-3 按鍵控制 8X8 矩陣型 LED 顯示器上下計數 0 ~ 9 實習
      • 9-3-4 8X8 矩陣型 LED 顯示動態字元實習
      • 9-3-5 8X8 矩陣型 LED 動態顯示字串實習
  • CHAPTER 10 液晶顯示器實習
    • 10-1 認識液晶顯示器
      • 10-1-1 LCD 模組接腳說明
      • 10-1-2 LCD 模組內部記憶體
    • 10-2 函式說明
      • 10-2-1 LiquidCrystal 函式庫
    • 10-3 串列式 LCD 模組
    • 10-4 實作練習
      • 10-4-1 顯示內建字元實習
      • 10-4-2 字元移動實習
      • 10-4-3 顯示特殊符號實習
      • 10-4-4 倒數計時器實習
      • 10-4-5 顯示自建字型實習
      • 10-4-6 顯示 15X16 字型實習
      • 10-4-7 串列式 LCD 模組顯示字串實習
      • 10-4-8 串列式 LCD 模組計數器實習
  • CHAPTER 11 聲音控制實習
    • 11-1 認識聲音
      • 11-1-1 音符
      • 11-1-2 鋼琴鍵
      • 11-1-3 頻率與週期
    • 11-2 函式說明
      • 11-2-1 tone ( )函式
      • 11-2-2 noTone ( )函式
    • 11-3 實作練習
      • 11-3-1 電話聲實習
      • 11-3-2 播放音符實習
      • 11-3-3 電子琴實習
      • 11-3-4 播放旋律實習
      • 11-3-5 音樂盒實習
  • CHAPTER 12 直流馬達控制實習
    • 12-1 認識直流馬達
      • 12-1-1 驅動方式
      • 12-1-2 轉向控制
      • 12-1-3 轉速控制
      • 12-1-4 ULN2003 馬達驅動模組
      • 12-1-5 L298 馬達驅動模組
    • 12-2 函式說明
      • 12-2-1 analogWrite ( )函式
    • 12-3 實作練習
      • 12-3-1 直流馬達正轉控制實習—使用 ULN2003 模組
      • 12-3-2 直流馬達轉速控制實習—使用 ULN2003 模組
      • 12-3-3 直流馬達轉向控制實習—使用 L298 模組
      • 12-3-4 直流馬達轉速控制實習—使用 L298 模組
      • 12-3-5 自走車實習
  • CHAPTER 13 伺服馬達控制實習
    • 13-1 認識伺服馬達
      • 13-1-1 伺服馬達結構
      • 13-1-2 伺服馬達規格
      • 13-1-3 伺服馬達接線
      • 13-1-4 伺服馬達控制原理
    • 13-2 函式說明
      • 13-2-1 Servo 函式庫
      • 13-2-2 attach ( )函式
      • 13-2-3 write ( )函式
      • 13-2-4 writeMicroseconds ( )函式
      • 13-2-5 read ( )函式
      • 13-2-6 attached ( )函式
      • 13-2-7 detach ( )函式
    • 13-3 實作練習
      • 13-3-1 控制標準型伺服馬達轉動角度實習
      • 13-3-2 電腦鍵盤控制標準型伺服馬達轉動角度實習
      • 13-3-3 電腦鍵盤控制伺服馬達轉動任意角度實習
      • 13-3-4 自動追光系統實習
      • 13-3-5 電腦鍵盤控制連續型伺服馬達轉向及轉速實習
  • CHAPTER 14 步進馬達控制實習
    • 14-1 認識步進馬達
      • 14-1-1 步進馬達結構
      • 14-1-2 步進馬達激磁方式
    • 14-2 TEAC 四相步進馬達
    • 14-3 28BYJ-48 四相步進馬達
    • 14-4 函式說明
      • 14-4-1 Stepper 函式庫
      • 14-4-2 setSpeed ( )函式
      • 14-4-3 step ( )函式
    • 14-5 實作練習
      • 14-5-1 控制步進馬達轉動方向實習
      • 14-5-2 控制步進馬達轉動速度實習
      • 14-5-3 電腦鍵盤控制步進馬達轉向及轉速實習
      • 14-5-4 可程式步進馬達轉速及轉向控制實習
      • 14-5-5 28BYJ-48 步進馬達轉向控制實習
  • CHAPTER 15 通訊實習
    • 15-1 認識無線通訊
    • 15-2 無線射頻辦識
      • 15-2-1 認識無線射頻辦識
      • 15-2-2 RFID 模組
    • 15-3 紅外線
      • 15-3-1 認識紅外線
      • 15-3-2 紅外線發射模組
      • 15-3-3 紅外線接收模組
    • 15-4 藍牙
      • 15-4-1 藍牙模組
      • 15-4-2 含載板 HC-05 藍牙模組
      • 15-4-3 藍牙模組工作模式
      • 15-4-4 藍牙模組參數設定
      • 15-4-5 兩個藍牙模組建立連線
      • 15-4-6 認識手機藍牙模組
      • 15-4-7 認識 App Inventor 2
    • 15-5 RF 無線
      • 15-5-1 TG-11 無線模組
      • 15-5-2 nRF24L01 無線模組
    • 15-6 ZigBee
    • 15-7 無線網路 Wi-Fi
    • 15-8 函式說明
      • 15-8-1 SoftwareSerial.h 函式庫
      • 15-8-2 IRremote.h 函式庫
      • 15-8-3 VirtualWire.h 函式庫
      • 15-8-4 RF.h 函式庫
    • 15-9 實作練習
      • 15-9-1 讀取低頻 RFID 標籤卡號實習
      • 15-9-2 門禁管理系統實習
      • 15-9-3 讀取高頻 RFID 標籤卡號實習
      • 15-9-4 紅外線傳輸實習
      • 15-9-5 紅外線家電控制實習
      • 15-9-6 藍牙參數設定實習
      • 15-9-7 手機藍牙家電控制實習
      • 15-9-8 藍牙家電控制實習
      • 15-9-9 TG-11/315MHz 無線模組傳輸實習
      • 15-9-10 TG-11/315MHz 家電控制實習
      • 15-9-11 nRF24L01 無線模組傳輸實習
      • 15-9-12 nRF24L01 家電控制實習
  • APPENDIX A ASCII 碼
    • A-1 不可見字元
    • A-2 可見字元
    • A-3 擴充字元
  • APPENDIX B 實習器材表
    • B-1 各章實習器材表
    • B-2 全書實習器材表
  • APPENDIX C Arduino 燒錄器
    • C-1 認識 Bootloader 啟動程式
    • C-2 Arduino 燒錄器介紹與使用
    • C-3 Arduino 燒錄器實作
    • C-4 Arduino 專題實作
  • APPENDIX D Arduino 模擬程式
    • D-1 Arduino 模擬軟體
      • D-1-1 TinkerCAD Circuits 安裝與使用
      • D-1-2 TinkerCAD Circuits 元件區介紹與使用
      • D-1-3 TinkCAD Circuits 工具列介紹與使用
      • D-1-4 TinkerCAD Circuits 模擬器介紹與使用
      • D-1-5 TinkerCAD Circuits 除錯器介紹與使用

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