第1部分  基礎知識

第1章  Arduino概述

1.1  Arduino起源

1.2  Arduino可以做什麼

1.3  為什麼用Arduino

1.4  Arduino開源文化

1.5  Arduino發展趨勢

1.5.1  創客文化

1.5.2  快速原型設計

1.6  Arduino趣味實例

1.7  課後問答

1.8  本章小結

第2章  Arduino硬件資源

2.1  核心芯片

2.2  典型開發板

2.2.1  Arduino Uno

2.2.2  Arduino Nano

2.2.3  Arduino ProMini

2.2.4  Arduino Leonardo

2.2.5  Arduino Mega2560

2.2.6  Arduino Due

2.2.7  Arduino Micro

2.3  典型擴展板

2.3.1  Proto Shield原型開發板

2.3.2  GPRS Shield擴展板

2.3.3  Arduino Ethernet W5100 R3 Shield網絡擴展板

2.3.4  WizFi210擴展板

2.3.5  Arduino L298N電機驅動擴展板

2.3.6  Arduino傳感器擴展板

2.3.7  Arduino I/O擴展板

2.4  簡單認識其他不同型號的Arduino控制器

2.4.1  Arduino Zero

2.4.2  Arduino兼容控制器

2.4.3  衍生控制器

2.5  課後問答

2.6  本章小結

第3章  開發環境

3.1  開發環境概述

3.2  集成開發環境

3.2.1  Windows環境搭建

3.2.2  Mac OS X環境搭建

3.3  驅動安裝

3.4  IDE基本操作

3.4.1  菜單

3.4.2  快捷鍵

3.5  程序輸入、編譯及下載

3.6  開發環境常見問題

3.7  課後問答

3.8  本章小結

第4章  Arduino語言

4.1  Arduino語言概述

4.1.1  標識符

4.1.2  關鍵字

4.1.3  Arduino語言運算符

4.1.4  Arduino語言控制語句

4.1.5  Arduino語言基本結構

4.2  Arduino基本函數

4.2.1  數字I/O

4.2.2  模擬I/O

4.2.3  高級I/O

4.2.4  時間函數

4.2.5  數學函數

4.2.6  三角函數

4.2.7  隨機數函數

4.2.8  外部中斷函數

4.2.9  中斷使能函數

4.2.1  0串口收發函數

4.2.1  1附表

4.3  Arduino庫函數

4.3.1  庫函數概述

4.3.2  常用庫函數

4.4  課後問答  

4.5  本章小結

第2部分  模塊實驗

第5章  炫酷LED燈

5.1  實驗原理

5.2  材料清單及數據手冊

5.2.1  材料清單

5.2.2 件數據手冊

5.3  硬件連接

5.4  程序設計

5.4.1  設計思路及流程圖

5.4.2  程序源碼

5.5  調試及實驗現像

5.6  代碼回顧

5.7  拓展實驗

5.8  拓展實驗調試及現像

5.9  技術小貼士

5.9.1  解析LED正負極判別方法

5.9.2  LED分類

第6章  按鍵開關輸入

6.1  實驗原理

6.2  材料清單

6.3  硬件連接

6.4  程序設計

6.4.1  設計思路及流程圖

6.4.2  程序源碼

6.5  調試及實驗現像

6.6  拓展實驗

6.7  拓展實驗調試及現像

6.8  技術小貼士

第7章  火焰傳感器

7.1  實驗原理

7.2  材料清單及數據手冊

7.2.1  材料清單

7.2.2  火焰傳感器的數據手冊

7.3  硬件連接

7.4  程序設計

7.5  調試及實驗現像

第8章  溫度與濕度監測

8.1  實驗原理

8.2  材料清單及數據手冊

8.2.1  材料清單

8.2.2  DHT11數據手冊

8.3  硬件連接

8.4  程序設計

8.4.1  設計思路及流程圖

8.4.2  程序源碼

8.5  調試及實驗現像

8.6  拓展實驗

8.7  拓展實驗調試及現像

8.8  技術小貼士

第9章  氣體監測

9.1  實驗原理

9.2  材料清單及數據手冊

9.2.1  材料清單

9.2.2  MQ2數據手冊

9.2.3  MQ2煙霧傳感器模塊

9.3  硬件連接

9.4  程序設計

9.4.1  設計思路及流程圖

9.4.2  程序源碼

9.5  調試及實驗現像

9.6  技術小貼士

第10章  LCD顯示

10.1  實驗原理

10.2  材料清單及數據手冊

10.2.1  材料清單

10.2.2  1602 LCD數據手冊

10.3  硬件連接

10.4  程序設計

10.5  調試及實驗現像

10.6  技術小貼士

第11章  電機控制

11.1  實驗背景

11.2  材料清單及數據手冊

11.2.1  材料清單

11.2.2  步進電機數據手冊

11.3  硬件連接

11.4  程序設計

11.5  調試及實驗現像

11.6  拓展實驗

11.7  技術小貼士

第12章  藍牙通信

12.1  實驗背景

12.2  材料清單及數據手冊

12.2.1  材料清單

12.2.2  藍牙模塊數據手冊

12.3  硬件連接

12.4  程序設計

12.5  調試及實驗現像

12.6  技術小貼士

第13章  WiFi無線數據傳輸

13.1  實驗背景

13.2  材料清單及數據手冊

13.2.1  材料清單

13.2.2  WiFi模塊數據手冊

13.3  電路連接及通信初始化

13.4  程序設計

13.5  程序調試

13.6  技術小貼士

第14章  ZigBee無線數據傳輸

14.1  實驗背景

14.2  材料清單及數據手冊

14.2.1  材料清單

14.2.2  XBee/XBeePRO模塊數據手冊

14.3  硬件連接

14.4  程序設計

14.5  程序調試

14.6  技術小貼士

第3部分  電路設計基礎

第15章  電路設計基礎

15.1  原理圖的設計

15.1.1  原理圖簡介

15.1.2  原理圖編輯器

15.1.3  原理圖的繪制

15.1.4  原理圖繪制實例

15.2  PCB的設計

15.2.1  PCB簡介

15.2.2  PCB編輯器

15.2.3  PCB的繪制

15.3  電路板的生產

15.3.1  電路板生產流程

15.3.2  Gerber文件

15.4  PCB設計案例與分析

第4部分  項目實戰

第16章  基於Arduino的智能小車

16.1  項目背景

16.1.1  國內外的智能車輛現狀

16.1.2  研究智能車輛的意義

16.1.3  Arduino在智能小車上的應用

16.2  繫統架構

16.2.1  小車的硬件模塊

16.2.2  小車控制器的選擇

16.2.3  小車電源的選擇

16.2.4  小車避障模塊的選擇

16.2.5  小車通信模塊的選擇

16.2.6  小車電機與電機驅動模塊的選擇

16.2.7  小車舵機模塊的選擇

16.3  材料清單

16.4  模塊制作

16.4.1  藍牙模塊

16.4.2  超聲波測距模塊

16.5  硬件設計原理圖

16.6  軟件程序流程圖

16.7  參考程序

16.8  附錄： 指令程序對應表

參考文獻

伴隨著信息時代的高速發展，5G技術、人工智能、移動互聯網、物聯網、智能硬件給社會帶來了巨大衝擊，個性化、定制化和時尚化的智能硬件已經成為未來的發展趨勢。智能硬件和開源硬件的愛好者們都夢想能夠擁有一款易上手、易擴展、功能強大的智能硬件開發平臺和易學易懂的教材。作者身處大學校園，感受到當今開源硬件發展的潮流洶湧，基於工程教育教學經驗，探索了創新工程教育的基本方法，推出了具有自身特色的創新實踐教材——《Arduino技術及應用(微課視頻版)》。

視頻講解

本書以Arduino作為實驗平臺，全方位介紹了Arduino智能硬件開發的案例。Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，包含硬件(各種型號的Arduino板)和軟件(Arduino IDE)。Arduino的軟硬件設計資料全面開放，已經構成一個可供用戶搭建機器人及各類電子項目的開發環境。開源硬件使得人們可以更容易、更便捷地開發自己的產品，開發者可以直接下載電路圖和源代碼，既可直接使用，也可自己動手實現所需要的功能。
國內Arduino方面的書籍多為單純的紙質參考書，搭配有完整教學講解視頻的還非常少； 同時大多數書籍為應用類的圖書，適用於教學的教材較少。本書正是為了滿足此方面的需求而編寫，而且作者向書和視頻均傾注了大量的日常教學經驗與心得。本書配套了教學大綱、教學計劃、教學課件、程序代碼以及針對理論知識點、實驗操作、項目實戰的講解微課視頻，可作為電子信息、物聯網、計算機等專業開源硬件課程的教材，也是信息技術類的大學生創新創業訓練計劃項目、高校創新創業教育、大學生計算機設計大賽、物聯網大賽、課程設計(實習)、畢業設計等的參考教材。
本書的特點是通過“基礎知識→模塊實驗→電路設計→項目實戰”的思路，以教材內容為主、微課視頻為輔的方式，由淺入深、先易後難、先簡單後綜合地引導讀者進行學習和逐步提高，分階段、分步驟地激發讀者的學習興趣。書中第1~4章基礎知識部分按照課堂理論講解方法闡述； 第5~14章模塊實驗部分按照實驗課模式展開； 第15章電路設計基礎部分采用“理論講解 實踐操作”方式進行講述； 第16章項目實戰部分按照真實工程項目研發流程演進。為便於入門級讀者及非專業的愛好者閱讀，書中添加了許多技術小貼士，幫助讀者擴展實驗知識； 還器件清單及程序代碼等，便於讀者自學。
本書配套資源： 

資源下載

 教學大綱、教學課件、程序代碼等資源，可掃描此處二維碼下載或到清華大學出版社官方網站本書頁面下載。

 微課視頻（53個，共450分鐘），可掃描書中各章節對應位置二維碼觀看。
（注意： 次掃描書中二維碼時，請先刮開封底的刮刮卡，掃描其中的二維碼進行注冊，注冊之後即可獲取相關資源。）

本書共16章，建議教學學時為64學時，其中理論32學時，實驗32學時(其中模塊實驗20學時，綜合實驗12學時)。
本書由河北地質大學李明亮教授組織編寫。第1~4章由李明亮編寫，第5~9章由李宏偉編寫，第10~14章由翟雨編寫，第15章和第16章由周永旭編寫。李明亮和周永旭完成了全部書稿的統籌及審核工作。
希望讀者在學習完本書後能自己動手進行Arduino的開發，也希望本書能為讀者帶來精彩的技術人生。
衷心感謝中國移動通信集團設計院有限公司張茹娜、北京工業大學碩士研究生孫大鵬在本書撰寫中給予的幫助； 感謝河北地質大學肖震霞老師為本書插圖設計所做的大量工作； 感謝曾經在本書撰寫過程中提供過幫助的人們。
後，要特別感謝清華大學出版社的大力支持，如果沒有他們的努力和辛勤勞動，這本書是不會這麼快出版的。
由於時間倉促，加之作者水平有限，書中難免有不足之處，歡迎廣大讀者批評指正，有興趣的讀者可發送郵件到workemail6@163．com與我們聯繫。
說明：  本書第15章為軟件操作介紹，所用電路器件符號保持與實際軟器件符號一致。
作者

2020年10月