入門篇

第1章Arduino入門

1.1 Arduino的起源及特點 / 002

1.2 多樣性的Arduino / 003

1.3 Arduino編程準備 / 007

1.3.1 程序及程序基本結構 / 007

1.3.2 Arduino驅動安裝 / 009

1.4 Arduino軟件環境：Mixly和Arduino IDE / 010

1.5 Arduino個程序——點亮集成LED燈 / 016

1.5.1 Mixly環境下點亮LED程序 / 017

1.5.2 Arduino IDE環境下點亮LED / 018

1.6 Arduino的傳感器擴展板使用 / 020



第2章Arduino的輸出執行機構

2.1 LED的使用 / 024

2.1.1 單個LED燈的使用 / 024

2.1.2 連續多個引腳LED燈的使用——for循環結構 / 026

2.1.3 燈的模擬性——特殊數字引腳的PWM輸出 / 029

2.2 蜂鳴器的使用 / 033

2.3 舵機的使用 / 037

2.4 直流減速電機的使用 / 040

2.5 1602顯示器 / 043

2.6 繼電器 / 047

 

第3章Arduino傳感器的應用

3.1 Arduino的五感 / 050

3.2 傳感器的連接 / 051

3.3 傳感器數值的監測——串口調試 / 056

3.4 常用數字傳感器的使用 / 059

3.4.1 數字大按鈕模塊（按鈕控制燈） / 059

3.4.2 觸摸傳感器（觸摸音樂門鈴） / 066

3.4.3 人體熱釋電紅外傳感器（招財貓程序） / 068

3.4.4 數字鋼球傾角傳感器（數字沙漏） / 069

3.4.5 數字貼片磁感應傳感器（入侵檢測儀） / 072

3.4.6 紅外數字避障傳感器（簡單計數器） / 074

3.4.7 數字振動傳感器（中斷程序的實現） / 076

3.5 常用模擬傳感器的使用 / 080

3.5.1 模擬壓電陶瓷振動傳感器（電子鼓） / 080

3.5.2 模擬聲音傳感器（聲控節奏燈） / 082

3.5.3 模擬環境光線傳感器（智能光控燈） / 084

3.5.4 模擬角度傳感器（可調光的智能燈） / 086

3.5.5 Flame sensor火焰傳感器（火焰報警器） / 088

3.5.6 土壤濕度傳感器（智能澆花） / 090

3.5.7 模擬一氧化碳氣體傳感器（氣體報警器） / 091

3.5.8 紅外距離傳感器（電子測距儀） / 093

3.6 常用特殊傳感器的使用 / 097

3.6.1 DHT11溫濕度傳感器（溫濕度表的制作） / 097

3.6.2 超聲波傳感器（車距報警器） / 099

3.6.3 DS1307 RTC實時時鐘模塊（串口顯示日期和時間） / 102

3.6.4 三軸加速度傳感器（重力感應燈） / 105

3.6.5 JoyStick搖杆模塊（搖杆控制雙LED燈） / 107

3.6.6 移位模塊Shiftout Module和移位LED（電子骰子） / 110

3.7 其他傳感器的獲取與庫的配置（MP3模塊） / 116



第4章Arduino通信功能

4.1 USB串口通信 / 122

4.1.1 Arduino串口讀取數據——while循環語句 / 122

4.1.2 軟件模擬串口通信——字符串的讀取 / 127

4.2 紅外線通信——switch語句結構 / 130

4.3 藍牙通信 / 139

4.4 語音識別——擴展庫的使用 / 141

4.5 語音合成——漢字取地址 / 147

4.6 Wi-Fi通信 / 152



進階篇

第5章Arduino創意程序設計

5.1 智能出題器（隨機數與字符串連接） / 158

5.2 遙控與自動雙控LED燈（無限循環程序的中斷） / 159

5.3 數據分析器（字符串轉換） / 161

5.4 進制轉換器（255以內十進制數到二進制數的轉換） / 163

5.5 距離感知遊戲（隨機數與超聲波） / 163

 

第6章Arduino交互式編程——基於Mind

6.1 實時模式程序：休息與玩耍的小貓 / 169

6.2 上傳模式程序：光敏LED燈 / 171



第7章Arduino在物聯網中的應用



第8章Arduino在數學中的應用

8.1 十進制、二進制與十六進制 / 179

8.1.1 十進制、二進制與十六進制的定義 / 179

8.1.2 十進制轉N進制 / 180

8.1.3 二進制轉十六進制與十六進制轉二進制 / 180

8.2 數學常用函數與三角函數 / 181



第9章Arduino與3D打印綜合應用——智能語音留聲機

9.1 設計思路 / 186

9.2 功能分配 / 187

9.3件尺寸 / 188

9.4 外殼部分的3D設計 / 188

9.5 電路連接與零件裝配 / 201

9.6 程序設計 / 202

9.7 改進工作 / 204



附錄：Arduino IDE代碼學習要點彙總 / 205



參考文獻 / 207

這本書筆者想從燈的話題說起。回憶一個現實中常見的場景：家裡的燈是如何實現開和關的呢？大多數人的答案應該是通過按鍵開關控制。那馬路上的路燈是通過什麼方式控制的呢？通過細致的觀察你會發現那些路燈夏天的時候開燈時間會比較晚，鼕天開燈時間比較早，甚至是同一季節陰雨天比大晴天開燈早。總之規律就是路燈的開關和光照強度有關。回到家裡的燈的問題，為什麼說大多數的答案是開關控制呢？因為家裡可能會有少量的通過聲音控制的燈。另外，隨著物理網應用的廣泛發展，有的人家裡已經具備可以用網絡控制的物聯網燈具。像這種通過光線、聲音、物聯網控制的燈具，可以稱之為自動控制燈具。自己能不能制作它們呢？

通常可以通過焊接電路，在電路上加上光敏電阻來實現光控燈。這種焊接的方式需要有較高的動手操作能力。近幾年有一種更方便、更有樂趣的實現方式，就是開源硬件。

開源硬件指以自由及開放源代碼軟件相同方式設計的計算機和電子硬件。開源硬件開始考慮對軟件以外的領域開源，是開源文化的一部分。Arduino的誕生可謂開源硬件發展史上的一個新的裡程碑。

Arduino開源的特征，使開源硬件體繫可以有數不勝數的傳感器。Arduino軟件體繫化趨勢。Arduino代碼編程環境類似Java、C語言的Processing/Wiring開發環境。為簡化編程難度，初學者也可以使用Mixly等圖形化編程環境來進行編程。

本書采用圖形化 代碼編程對照的方式講解，圖形化的意義是讓讀者能輕易入門，代碼編程能讓讀者有深入研究Arduino的能力。考慮到初學者對硬件知識了解非常有限，本書中采用Arduino傳感器和集成化的傳感器進行案例的實現，相對面包板連接，更容易了解相關知識點。

本書由刁彬斌著。北京市零九中學的桑圓圓老師、河北省黃驊市羊三木回族鄉羊三木學校的高程老師、內蒙古自治區鄂爾多斯市伊金霍洛旗高級中學的楊峻嶽老師、北京師範大學實驗中學豐臺學校的郭麗傑老師、河南省濮陽市中學的劉晨陽老師為本書的資料整理、程序校對等做了大量工作，在此一並表示感謝。

開源硬件的平臺是日新月異、不斷發展的，筆者掌握的知識也是有限的。本書隻起“拋磚引玉”的作用，“授之以漁”讓大家更好地學習Arduino開源硬件知識。書中的不妥之處，還望廣大讀者批評指正。



刁彬斌