作者：[澳]John Boxall
出版社：人民邮电出版社
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动手玩转Arduino试读：
版权信息COPYRIGHT INFORMATION书名：动手玩转Arduino作者：[澳]John Boxall排版：Clementine出版社：人民邮电出版社出版时间：2014-01-01ISBN：9787115335968本书由人民邮电出版社授权北京当当科文电子商务有限公司制作与发行。— · 版权所有 侵权必究 · —第1章起步你会不会看着一些东西，比如遥控船模、电梯控制器、自动售货机或电子玩具这样的小玩意儿，然后忍不住去猜测它的工作原理？你是否曾经想过，要做一个自己的机器人，或是给轨道火车模型加一个电子信号系统，或者打算要持续获得和分析气象数据？要做这些，该如何起步呢？
Arduino板（见图1-1）可以帮你方便地发现某些神奇的电路工作原理的答案。Massimo Banzi和David Cuartielles所创造的这个Arduino系统，使我们能以低廉的成本做出像遥控机器人、GPS跟踪系统和电子游戏这样的交互作品。
自2005年面世以来，用Arduino做的作品数量已经有了指数级的增长。Arduino现在是一个欣欣向荣的产业，怀揣创新理想的人们团结起来支持它。你会发现，无论个人和机构，从兴趣小组到本地创客空间和教育机构，都热衷于用Arduino做各种尝试。图1-1 Arduino板
要想了解这世上的Arduino作品能有多少种，搜一下互联网就知道了。你会发现许多志趣相投、富有创意的人们提供的入门程序和课程。1.1 可能性是无限的
简单翻一下这本书，你会看到能用Arduino做的事情可以简单到让一盏小灯闪烁，也可以复杂到和手机交互，当然在这简单和复杂之间还有很多事情可以做。
比如，请看图1-2所示的Philip Lindsay的装置。它可以接收手机短信，显示成一个大大的符号，这是舞厅中使用的。这个装置用一块Arduino板和一块手机盾板来接收其他手机发过来的短信（和作品65类似）。短信发送到一对大型廉价的点阵显示器上，让每个人都能看见。图1-2 短信招牌
人们可以买到能方便地与Arduino接口的大型显示板，所以不需要自己从头做（更多的信息请访问http://www.labradoc.com/i/follower/p/project-sms-text-scroller）。
来实现一次与众不同的求婚如何？Tyler Cooper打算以传统的方式向他的女朋友求婚，于是他做了一个他叫做“反转寻宝盒”的小盒子，里面藏了一枚订婚戒指，如图1-3所示。当这个盒子被带到一定的区域内时（内部有GPS测量坐标），它就会自动解锁，显示一条浪漫的信息，并且呈现出那个戒指。用一块Arduino板、一个GPS接收机和一个LCD模块（如第13章所用的那样），再用一个小型伺服电机来做盒子的锁，保证盒子没在正确的位置时保持盒子的关闭。用来做这个作品的代码非常简单，几个小时就能写好。最花时间的部分是选择合适的能装下这个系统的盒子（进一步的信息请访问http://learn.adafruit.com/reverse-geocache-engagement-box/）。图1-3 通过Arduino求婚
还有一个例子。Kurt Schulz想要监控他的踏板车电池的充电情况。不过，在发现用Arduino做这个事情是多么容易之后，他把作品升级成了他叫做“踏板计算机（Scooterputer，车载电脑）”的东西：一个完全的踏板车管理系统。这个Scooterputer可以测量电池的电压，还可以显示速度、行经的距离、倾斜角、温度、时间、日期、GPS坐标和其他数据。它还具有一个手机盾板，可以被远程遥控，这样就可以远程跟踪踏板车，并且可以在被偷了之后遥控关闭引擎。整个系统可以通过一个小的触摸屏来控制，如图1-4所示。每个功能都是一个小的构建模块，任何人都可以用几个周末做出一个类似的系统（更多信息见http://www.janspace.com/b2evolution/arduino.php/2010/06/26/scooterputer/）。图1-4 Scooterputer的显示器（感谢Kurt Schulz提供图片）
还有一位John Sarik，他喜欢流行的数独游戏，也喜欢辉光数码管。将这两者结合起来，John做了一个81位数字的数独游戏机。玩家可以玩一个完整的9乘9的游戏，用Arduino控制数字显示、检查输入是否正确。尽管这个作品可能看上去比较高级，其实还是不难做出来的，而且电路也不复杂。整个装置挺大的，装在墙上看起来挺不错，如图1-5所示。图1-5 辉光管的数独
Oomlout的一个团队甚至用Arduino做了一个推特打字机（TwypeWriter）。他们把一块带有一块以太网盾板的Arduino板接上互联网，它会搜索含有特定关键字的推特内容。一旦搜索到一个关键字，就把这条推特传送给一个电动打字机来打印。Arduino板连到了打字机的键盘电路上，这样就可以仿真真人打字，如图1-6所示。图1-6 推特打字机
这些只是随便找的几个可能是用Arduino做的东西。不太费劲你就能做出些自己的作品，而且读完了这本书之后，这里的这些作品也不再是遥不可及的了。1.2 数字的力量
Arduino平台每天都在变得更为流行。如果你更喜欢集体学习，喜欢教室的氛围，可以搜索“Cult of Arduino”看人们都在做什么，找到Arduino相关的社团。Arduino社团的成员往往会以艺术家的角度描绘Arduino的世界，许多社团成员也会自己做一些小型的Arduino兼容的板子。这些社团很好玩，让你认识有趣的人，让你有机会和其他人分享你的Arduino知识。1.3 元件和附件
和其他电子设备一样，Arduino可以在很多销售商那里买到，他们同时会出售很多产品和附件。在采购的时候，一定要购买正宗的Arduino而不要买仿制品，不然就可能会收到坏的或是性能不好的东西。为什么要冒险在作品中使用劣质的板子呢？那样最终也许会花更多的钱。http://arduino.cc/en/Main/Buy/给出了Arduino供应商的目录。
这里是目前（美国的）供应商的列表（按照字母顺序排列），推荐从他们那里购买Arduino相关的元件和附件：● Adafruit工业（http://www.adafruit.com/）● DigiKey（http://www.digikey.com/）● Jameco电子（http://www.jameco.com/）● Little Bird（小鸟）电子（http://www.littlebirdelectronics.com/）● Newark（http://www.newark.com/）● nicegear（http://www.nicegear.co.nz/）● Oomlout（http://www.oomlout.co.uk/）● RadioShack（http://www.radioshack.com/）● RS Components（http://www.rs-components.com/）● SparkFun电子（http://www.sparkfun.com/）
在本书中会看到，我用了从Freetronics（http://www.freetronics.com/）购买的一些Arduino兼容的产品。不过，你会发现所有这些需要购买的元件都很常见，很多供应商那里都可以买到。
不过，现在还不需要着急去采购。先花点时间阅读开始的几章，搞清楚需要什么，这样就不会浪费金钱买来不是立刻需要的东西了。1.4 所需的软件
用任何计算机，装上一个叫做集成开发环境（IDE）的软件就可以给Arduino编程。要运行这个软件，你的计算机应该安装了以下的操作系统之一：● Mac OS X或更高版本；● Windows XP 32位或64位，或更高版本；● Linux 32位或64位（Ubuntu或类似版本）。
确定了操作系统，就可以下载和安装IDE了。根据你的操作系统选择下面的章节，按照指引去做。另外，在买Arduino板的时候，一定要买配套的USB电缆。就算还没有Arduino板，也可以先下载、尝试IDE。IDE版本号会变得很快，所以本书中的版本号不一定会和当前的版本号一致，但是相关的操作步骤应该是可以用的。
不幸的是，本书出版的时候，在Windows 8上安装还有问题。如果你用的是Windows 8，访问Arduino论坛的http://arduino.cc/forum/index.php/topic,94651.15.html，那里会有指南和讨论。1.4.1 Mac OS X
这一节是关于如何在Mac OS X里下载和配置Arduino IDE的。1．安装IDE
要在你的Mac上安装IDE，请按照下面的步骤进行。（1）打开浏览器，如Safari，访问下面的软件下载页面：http://arduino.cc/en/Main/Software/，如图1-7所示。图1-7 Safari里的IDE下载页面（2）点击Mac OS X链接，文件就会开始下载，下载窗口如图1-8所示。图1-8 文件下载已经完成（3）下载完成后，双击文件开始安装。双击后可看到如图1-9所示的窗口。图1-9 新的Arduino IDE文件夹注意：
只有在你所用的Arduino板的版本比当前的Uno要早的时候，才需要双击安装如图1-9所示的第3个图标。（4）把Arduino图标拖到Application（应用程序）文件夹图标的上方，然后松开鼠标键。这样就会出现一个临时状态窗口表示正在复制文件。（5）现在，用USB电缆把Arduino连上Mac，稍等一会，就会出现如图1-10所示的对话框。（6）点击“Network Preferences…（网络配置）”，然后点击Network（网络）框中的Apply（确认）按钮。如果看到“not configured（未配置）”的状态消息，不需要理会。图1-10 检测到了一块Arduino板，你的对话框上也许显示的是Uno而不是Eleven2．设置IDE
一旦下载好IDE，用下面的步骤打开并配置IDE。（1）在Finder打开Applications（应用程序）文件夹（见图1-11），然后双击Arduino图标。图1-11 你的Applications文件夹（2）可能会出现一个窗口警告你正要打开一个从网站上下载的应用。如果有这样的窗口，点击Open（打开）继续操作。这样就会得到IDE，如图1-12所示。图1-12 Mac OS X里的IDE（3）还差两件事情，你的Arduino IDE就可以用了。首先，需要告诉IDE那块Arduino连接的端口。选择Tool（工具）→Serial Port（串口），然后选择/dev/tty.usbmodem1d11，如图1-13所示（当然你的电脑上的这个名字可能会有所不同）。图1-13 选择串口（4）最后一步是告诉IDE你所连接的Arduino板的型号。这很重要，因为不同的Arduino板子是不同的。如果你用的是目前最常见的Uno板，就选择Tool（工具）→Board（板子）→Arduino Uno，如图1-14所示。第11章详细解释各种Arduino板子的不同。图1-14 选择正确的Arduino板
现在，你的硬件和软件就可以用了，接下来，移步到1.5节“安全”。1.4.2 Windows XP及后续版本
这一节是关于在Windows上如何下载IDE、安装驱动和配置IDE的。1．下载IDE（1）用一个像FireFox这样的浏览器，访问软件下载页面：http://arduino.cc/en/Main/Software/，如图1-15所示。图1-15 Windows的FireFox里的IDE下载页面（2）点击Windows链接，出现如图1-16所示的对话框。选择Windows Explorer旁边的Open选项，然后点击OK按钮，文件就会开始下载，如图1-17所示。图1-16 下载文件图1-17 Firefox显示文件下载的进度（3）一旦文件下载完成，双击文件，就会出现如图1-18所示的窗口。图1-18 IDE安装包（4）把这个叫做arduino-1.0.3（或其他类似名字）的文件夹拷贝到你存放应用程序的地方。复制完以后，找到这个文件夹，打开，找到里面的Arduino应用图标，如图1-19所示。你可以复制这个图标在桌面放一个快捷方式，方便今后使用。图1-19 IDE的文件夹，里面的Arduino应用图标已经被选中了2．安装驱动
下一个任务是安装Arduino板的USB串口所需的驱动。（1）用USB线把Arduino连到PC上，稍等一会儿，就会出现一个错误消息，提示“设备驱动软件没有成功安装”，把那个对话框或气球关闭了就好。（2）打开Windows控制面板，打开设备管理器，往下翻直到找到Arduino Uno，如图1-20所示。图1-20 设备管理器（3）在其他设备下面的Arduino Uno上点击右键，在弹出菜单上选择更新驱动程序。然后，在下一个对话框里选择浏览计算机来查找驱动软件的选项。这时会出现另一个文件夹浏览对话框，点击浏览，找到刚刚安装的Arduino软件的文件夹（见图1-21），点击OK。图1-21 找到驱动文件夹（4）在接下来的对话框里点击Next，Windows会弹出一个消息提示“无法验证驱动软件的供应商”，点击继续安装。稍等一会儿以后，Windows会告诉你驱动已经安装好了，并告诉你Arduino所连接的COM端口号码，如图1-22所示。图1-22 驱动已经成功安装3．设置IDE
就快好了，还有两步就可以完成IDE的设置。（1）打开Arduino IDE。你需要告诉IDE连接着Arduino的串口号，选择Tool->Serial Port，然后选择在驱动软件更新窗口里出现过的那个COM端口编号。（2）最后一步是告诉IDE所用的Arduino板的型号。这很关键，因为板子和板子是不同的。比如，如果你用的是Uno，就选择Tool->Board->Arduino Uno。第11章详细解释各种板子的不同之处。
这样你的Arduino IDE就设置好了，可以翻到1.5节“安全”。1.4.3 Ubuntu Linux 9.04及后续版本
如果你用的是Ubuntu Linux，下面是关于如何下载和安装Arduino IDE的内容。1．安装IDE
按照下面的步骤安装IDE。（1）用像FireFox这样的浏览器，访问软件下载页面：http://arduino.cc/en/Main/Software/，如图1-23所示。图1-23 Ubuntu的FireFox里的IDE下载页面（2）根据你的系统，点击Linux 32-bit或64-bit的链接，当如图1-24所示的对话框出现的时候，选择Open with Archive Manager（用文档管理器打开），然后点击OK。图1-24 下载文件（3）文件下载后，会出现在Archive Manager里，如图1-25所示。把arduino- 0022文件夹（或类似的文件夹）复制到常用的应用目录或主目录。图1-25 IDE安装包2．设置IDE
接下来，要配置IDE。（1）用USB线把Arduino连到PC。与此同时，找到之前复制的arduino-0022文件夹，双击Arduino文件来启动Arduino IDE，如图1-26所示。图1-26 Arduino IDE文件夹，其中的arduino文件已经被选中（2）如果出现如图1-27所示的对话框，点击Run，就会出现如图1-28所示的IDE。图1-27 许可运行IDE图1-28 Ubuntu里的IDE（3）IDE运行起来后，还需要告诉它Arduino连接的串口名字。选择Tool->Serial Port，选择/dev/ttyACMx端口，其中的x是个一位的数字（应该只有一个串口的名字像这个样子）。（4）然后，告诉IDE所用的Arduino的型号。这很关键，因为不同的Arduino板是不同的。比如，如果你用的是Uno，选择Tool->Board->Arduino Uno。第11章会详细解释各种板子的不同。
现在，你的硬件和软件就可以工作了。1.5 安全
作为一种爱好、一门手艺，你得自己照顾好自己，看好周围的一切。在本书中，我会讨论基础的手工工具、电池供电的电器、锋利的刀子和钳子——有时候还会用到烙铁。你的作品不应该要用到市电。如果需要用到市电，应该让有执照的电工来做，他们受过专业的训练。记住，触摸市电是会死人的。1.6 展望
就要开始一段快乐有趣的旅程了，要做之前没想过可以做的东西了。在本书中你会发现65个Arduino作品，从非常简单的到相对有点复杂的都有。每一个都精心设计，让你从中能获得知识，做出有用的东西。我们开始吧！第2章探索Arduino板和IDE
本章我们将研究Arduino板和IDE软件，我们要用IDE软件创建和上传Arduino程序到Arduino板（Arduino用草图表示程序，我们还是继续用程序这个传统术语）。我们会学到程序的基本框架和程序里可以实现的基本功能，我们要创建和上传我们的第一个程序。2.1 Arduino板
Arduino到底是什么？根据Arduino网站（http://www.arduino.cc/）的介绍，它是一个开源的电子原型平台，这个平台是由灵活易用的硬件和软件所组成的。它是面向艺术家、设计师、爱好者和任何对创造交互对象或交互环境有兴趣的人士的。
简而言之，Arduino是一个微小计算机系统，可以由你编程来和各种形式的输入和输出做交互。最新型号的Arduino板，和普通人的手比起来是相当小的，如图2-1所示。图2-1 一块Arduino Uno是相当小的
第一次见到这块板子你也许不会想到，Arduino系统可以做出能与周围环境交互的装置。用上各种可能的输入输出器件：传感器、指示灯、显示器、电机等，就可以编程实现精确的交互要求，创造出具有特定功能的装置来。比如，艺术家可以做出一个装置，当有人经过时，灯能以一定的模式闪烁；高中生可以做出自动机器人，能监测到火苗然后熄灭它；地理学家可以设计一个系统，能监视温度和湿度，并把数据以短信的方式回传到他们的办公室。实际上，在互联网上简单搜索一下，就能找到数量无穷的例子。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]