作者：孙可 张振国
出版社：人民邮电出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
零基础Arduino智能控制入门试读：
前言
伴随着电子技术、信息技术、快速成型技术的迅猛发展，智能手机、虚拟现实、无人汽车、智能家电、智能手表……不计其数的智能产品正改变着我们的生活。但作为智能化社会的一员，我们很少深入智能世界，去探究原理、分析原因。
本书从零起步，引导大家以设计智能化产品为载体，从软件、硬件两方面进行实验，共同体验交互玩具，制作数字仪器和智能电器，进而应用所学设计创意作品。《零基础Arduino智能控制入门》一书力求为读者搭建自主学习的实验平台，鼓励读者自行参考本书完成动手实践，掌握电子和程序设计常识，摸索适合自身特点的学习方法，感受自主研究智能控制技术的乐趣。
全书分16个章节，每个章节以制作一个智能控制作品为情景，所有的实验内容均来自笔者近8年时间的青少年智能控制教育实践积累，实验内容经过长达3年的教育实践，在不断修订与完善的过程中，实验内容、形式以及教育策略已逐步稳定。因此，本书较为适合智能控制领域的初学者，尤为适合学校内的兴趣小组、社团活动，以及校外教育机构中所开展的科技课程使用。
我们在学习、应用、实践智能化技术的过程中会遇到各种挑战，遭受各种挫折，但付出很多努力和奋斗而取得实验成功的一刹那，我们将会感受到无比自豪。孙可2016.4.6
推荐序
2010年，我在上海联合几个伙伴创立了中国第一个创客空间——新车间，到现在已经过去6个年头了，创客的概念也从几个人聚在一起玩，发展成一种社会创新动力。为响应国家“万众创新，大众创业”的号召，教育界很多老师伴随着创客运动，开始在学校里开展创客教育。2011年，新车间为了自己的需要，开发了ArduBlock这套图形化的Arduino开发环境。在这几年里，我们通过这个软件，认识了来自全球各地的很多老师，他们拿这个开源工具来启蒙小小创客。这两年，基于ArduBlock进行程序开发的书籍也渐渐多了起来，我很高兴看到北京市宣武青少年科学技术馆孙可老师《零基础Arduino智能控制入门》这本书的出版，它为更多希望学习Arduino的小小创客们提供了详尽的入门介绍，也非常荣幸看到孙老师选择了ArduBlock作为教学的开发环境，这样的支持是驱使我们持续改进这个开源软件的动力，希望这款软件能把创客的乐趣带给更多同学。李大维（中国首家创客空间——新车间创始人、创客大爆炸联合创始人）2016.5.18
00 探究神奇的面包板
实验1：制作测通器，看看什么是“通”
测通器是检测两个点是否连通的装置，指示灯点亮代表连通，反之代表断开。
制作测通器材料清单620Ω电阻面包线×2杜邦线×2发光二极管3节电池的电池盒
制作步骤
1 将发光二极管的短引脚插入杜邦线的插头中。
2 将电阻插入杜邦线的另一端插头中。
3 在电阻另一端连接另一条杜邦线，将面包线的一端插入杜邦线的插头中。
4 将电池盒的红线连接发光二极管的长引脚，将面包线插入电池盒的黑线一端。
将两条面包线触碰在一起，发光二极管点亮，思考一下，这是为什么？
实验2：探究面包板
面包板的功能：不用焊接，将元器件插入孔中就能进行电路实验。
问题：怎么才能知道哪些孔是连通的？
给面包板的正极和负极供电后，如果两个孔是连通的，连接在上面的发光二极管会被点亮。自己试验一下，然后在面包板的图片上记录哪些孔是连通的。
实验3：发光二极管大挑战
利用面包板点亮多个发光二极管，看谁点亮的最多。
01 莫尔斯码灯
1.1 项目简介
陷入深山，你有办法发出求救信号吗？今天咱们一起设计一个能发出莫尔斯码的小灯。
1.2 实验材料
1.2.1 硬件
1.单片机
单片机的全称是单片微型计算机，是一块包含计算机主要硬件功能的集成电路，相当于家用计算机的主机部分，可根据需要连接外设。人们生活中的各种产品一旦用上了单片机，就可以称得上是“智能型”的了。
单片机有不同的包装形式，术语上称之为封装，如图1-1、图1-2所示，两种单片机的功能完全相同，但外观不同。图1-1 DIP封装的单片机图1-2 LQFP封装的单片机
2.Arduino Nano控制器
Arduino Nano控制器（见图1-3），其上包含一片ATmega328P-AU单片机，此外还包含连接外设所需必须的引脚、编程接口以及复位按钮等。
Arduino Nano的左侧有一个银色的Mini USB接口（见图1-4），计算机通过这个接口与Arduino Nano相连，传输程序。图1-3 Arduino Nano控制器图1-4 Mini USB接口
3.USB线
计算机通过USB线（见图1-5）给Arduino Nano下载程序。图1-5 Mini USB线
1.2.2 软件工具
软件的使用方法请参考本书附录1：《驱动和编程软件配置说明》。
1.3 学习新知
1.3.1 认识发光二极管
单片机的数字引脚：单片机芯片有很多引脚，其中一部分是模拟引脚，一部分是数字引脚。数字引脚的电平高低可以通过程序进行设置。本实验套装中的单片机共有20个数字引脚，分别命名为0～13，14（A0）、15（A1）、16（A2）、17（A3）、18（A4）、19（A5）。
发光二极管的点亮规则：阳极（长脚）要接电源的正极，阴极（短脚）接电源的负极（见图1-6）。图1-6 发光二极管（LED）
1.3.2 了解莫尔斯码
莫尔斯码（Morse Code）是一种时通时断的信号代码，通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号（见图1-7）。有两种“符号”用来表示字符——短促的点信号“·”和保持一定时间（通常是短信号的3倍）的长信号“—”，或叫“滴”（Dit）和“嗒”（Dah）。
用灯光来表示摩尔斯码则是以亮的时间来代替声音的长短，如“短亮—短灭”表示“·”，“长亮—长灭”表示“—”。一般长亮的时间是短亮的3倍左右，但具体的间隔时间没规定，只要在节奏上有明显的区别即可。图1-7 莫尔斯编码
1.3.3 单片机控制发光二极管
单片机通过数字引脚控制发光二极管。程序可以将数字引脚设置为高电平（HIGH）或低电平（LOW），从而控制发光二极管亮和灭。
发光二极管的长脚接正极，短脚接数字引脚。数字引脚为低电平，发光二极管点亮；数字引脚为高电平，发光二极管熄灭。发光二极管的长脚或短脚应连接一个电阻，限制通过发光二极管的电流大小，避免电流过大使其损坏。
1.4 动手实践
1.4.1 安装Arduino Nano
1 在面包板上安装Arduino Nano控制器：请仔细观察图上红圈标记的位置，正确安装，避免方向错误。
2 连接USB线：USB线小头连接转接板，大头连接计算机的USB接口。
1.4.2 酷炫闪灯【硬件】
电路原理图如图1-8所示，实物连接示意图连接示意如图1-9所示。图1-8 酷炫闪灯电路原理图图1-9 酷炫闪灯电路实物连接示意图
电路简要说明：发光二极管长脚接通过620Ω电阻（有蓝色色环）连接5V（电源正极），短脚连接Arduino的数字引脚D2。
注意：红色发光二极管弯曲一边是阳极。图中红色、黄色线是两条面包板插针线。【软件】
参考程序如图1-10所示。图1-10 酷炫闪灯参考程序
单击“下载到Arduino”按钮下载程序，回到白背景的文本界面可以看到下载进度。以下是图1-10所示的图形化程序写成文字的样子。 void setup() //初始化，复位后只执行一次 { pinMode(2 ,OUTPUT); //配置数字引脚2为输出模式 } void loop() //主循环，setup()执行后，loop()将会不断重复执行 { digitalWrite(2,LOW); //设置数字引脚为低电平，LED点亮 delay( 1000 ); //延时1秒（1000毫秒） digitalWrite(2 ,HIGH); //设置数字引脚为高电平，LED熄灭 delay(1000); //延时1秒 }
程序说明：设定数字引脚值可以将单片机的引脚设置为高电平或低电平，当10号数字引脚设置为高电平时，发光二极管两端均为高电平，因此熄灭；当10号数字引脚变为低电平时，发光二极管长脚高电平，短脚低电平，因此点亮。如果把发光二极管的长脚接数字引脚，短脚接地，情况就要反过来，高电平点亮，低电平熄灭。程序中延迟的数量为1000，因为单位是毫秒（千分之一秒）。
小贴士：编程时要养成及时保存程序的习惯，单击ArduBlock的“保存”按钮，可打开程序保存对话框，最好能按照程序的功能设置文件名，具体名字可自己定义，例如shandeng（拼音）、lightflash（英文）等名字都可以使用，但要记住文件的保存位置。
容易出现的问题：正常下载，文本界面应只出现白字，若失败会出现“红字”（见图1-11）。若下载失败，请参考本书附录2《常见软硬件故障说明》查明故障原因。图1-11 程序下载出错现象
思考：请想一想，如何控制发光二极管高速闪烁呢？
1.4.3 莫尔斯码灯——发出SOS信号
控制发光二极管按照SOS国际求救信号的规律闪烁，用连续3次的短亮和短灭表示“S”，用连续3次的长亮和长灭表示“O”。短亮、短灭的时间为1秒，长亮、长灭时间设计为3秒，S和O的间隔为2秒。
参考程序如图1-12所示。图1-12 莫尔斯码灯参考程序
程序说明：程序中的“重复”指令牌可以控制一段程序执行的次数，次数用数字表示，如图1-12中3个重复指令牌中的次数都为3，即表示灯亮、灭的次数均为3。
小贴士：编程要善于“克隆”程序，对于相近的程序，可以先克隆（复制、粘贴）前面编好的程序，然后在原有程序的基础上修改，可以快捷地编出所有程序。
1.5 项目拓展
思考：除了SOS外，你还能控制发光二极管发送出哪些信号呢？
趣味挑战：编好程序后，使发光二极管按照莫尔斯码的规律发出两个字母，邀请其他人对照编码表来猜。
02 迷你红绿灯
2.1 项目简介
用单片机和发光二极管制作模拟交通信号灯，设定规律，控制发光二极管亮和灭。
2.2 实验材料Arduino Nano控制器Mini USB线发光二极管620Ω电阻面包线
2.3 实验内容
2.3.1 双灯交替亮
实验说明：我们在酷炫闪灯的基础上，增加一个发光二极管，控制红、黄两个发光二极管交替点亮。
电路原理图如图2-1所示。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]