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开发Arduino及全国教育机器人大赛应用实例
内容简介
本书是作者开发Arduino及指导本科生参加全国教育机器人大赛的经验总结,内容包括Arduino驱动和开发环境、语法规则,程序结构和基本函数,红外、温度、湿度、人体红外感应、超声波等多种传感器的应用及编程示例,直流电动机、舵机、步进电动机的应用及显示、无线模块接口的应用等硬件资源,智能搬运小车、自动化气象站、微型飞行器、六足机器人等综合应用实例。
章节目录
封面
版权页
前言
目录
第1章 初识Arduino
1.1 什么是Arduino
1.2 为何要使用Arduino
1.3 Arduino家族
1.4 Arduino的硬件资源
1.4.1 Arduino开发板
1.4.2 Arduino的扩展硬件
1.5 Arduino IDE
1.5.1 选择开发板
1.5.2 选择接口
1.5.3 编写代码
1.5.4 保存代码
1.5.5 程序的编译和烧录
1.6 Arduino资源
第2章 Arduino程序设计基础
2.1 Arduino语言及程序架构
2.2 数据类型
2.2.1 整型
2.2.2 浮点型
2.2.3 布尔型
2.2.4 字符型
2.2.5 字节型
2.3 数组和字符串
2.3.1 数组
2.3.2 字符串
2.4 数据运算
2.4.1 赋值运算符
2.4.2 算术运算符
2.4.3 关系运算符
2.4.4 逻辑运算符
2.4.5 递增/减运算符
2.5 程序结构
2.5.1 顺序结构
2.5.2 选择结构
2.5.3 循环结构
第3章 Arduino基本函数
3.1 数字I/O
3.1.1 pinMode函数
3.1.2 digitalRead函数
3.1.3 digitalWrite函数
3.2 模拟I/O
3.2.1 模拟输入
3.2.2 PWM模拟输出
3.3 数学函数
3.4 时间函数
3.4.1 millis()
3.4.2 delay(ms)
3.4.3 delayMicroseconds(value)
3.5 随机函数
3.5.1 random(howsmall,howbig)
3.5.2 randomSeed(seed)
3.6 位操作
3.6.1 bitRead(val,num)
3.6.2 bitWrite(val,num1,num2)
3.7 串口通信
3.7.1 Serial.begin(speed)
3.7.2 Serial.available()
3.7.3 Serial.read()
3.7.4 Serial.write()
3.7.5 Serial.print()和Serial.println()
3.7.6 Serial.end()
3.8 中断函数
3.8.1 中断的概念
3.8.2 中断的分类
3.8.3 中断的使用
3.9 SPI接口
3.9.1 概述
3.9.2 SPI接口的数据传输
3.9.3 Arduino SPI接口
3.9.4 SPI类及其成员函数
第4章 Arduino硬件资源
4.1 电子元器件及Arduino的扩展
4.1.1 电子元器件
4.1.2 Arduino的扩展
4.2 数字I/O接口
4.3 模拟I/O接口
4.4 PWM
4.5 串口通信
4.6 中断
第5章 传感器模块
5.1 红外传感器
5.1.1 概述
5.1.2 红外避障传感器
5.1.3 红外寻线传感器
5.1.4 红外测距传感器
5.1.5 红外遥控传感器
5.2 DHT11数字温/湿度传感器
5.3 人体红外感应模块
5.4 超声波测距传感器
5.4.1 超声波测距传感器原理
5.4.2 HC-SR04型超声波测距模块
5.4.3 利用串口输出的超声波测距试验
第6章 电动机驱动控制
6.1 直流电动机驱动控制
6.1.1 概述
6.1.2 有刷直流电动机 (永久磁铁型)
6.1.3 无刷直流电动机
6.1.4 H桥控制电路
6.1.5 程序设计
6.2 舵机驱动控制
6.2.1 舵机工作原理
6.2.2 舵机的控制信号及接线方式
6.2.3 舵机的控制程序
6.3 步进电动机驱动控制
6.3.1 步进电动机的原理
6.3.2 步进电动机的程序设计实例
第7章 显示模块
7.1 1602LCD模块
7.1.1 1602LCD模块的介绍
7.1.2 1602LCD模块的常用工作指令
7.1.3 1602LCD模块的硬件连接
7.1.4 1602LCD模块的调试
7.2 MINI12864LCD模块
7.2.1 MINI12864LCD模块的通信方式
7.2.2 使用u8glib驱动MINI12864LCD模块
第8章 无线模块
8.1 HC-06蓝牙模块
8.1.1 HC-06蓝牙模块与计算机之间的通信
8.1.2 Arduino UNO开发板使用HC-06蓝牙模块与手机连接
8.2 ESP8266模块
8.2.1 ESP8266模块的介绍
8.2.2 ESP8266模块的调试
8.2.3 Arduino UNO开发板结合ESP8266模块访问远程服务器
第9章 Arduino智能搬运小车的设计
9.1 总体设计方案
9.1.1 智能搬运小车的结构
9.1.2 智能搬运小车的功能
9.2 硬件设计
9.2.1 伺服电动机
9.2.2 QTI传感器
9.2.3 超声波传感器
9.2.4 颜色传感器
9.3 软件设计
9.3.1 软件总体设计
9.3.2 QTI传感器的寻线算法
9.3.3 超声波定位算法
9.3.4 白平衡和颜色识别算法
9.3.5 搬运过程
9.4 设计心得
第10章 智能气象站的设计
10.1 总体设计方案
10.1.1 主要功能
10.1.2 工作原理
10.1.3 设计方案
10.2 硬件设计
10.2.1 主控模块
10.2.2 DHT11数字温/湿度传感器
10.2.3 角位移传感器
10.2.4 BMP085压力传感器
10.2.5 BH1750FVI光强度传感器
10.2.6 硬件电路的连接
10.3 软件设计
10.3.1 总体流程图
10.3.2 DHT11数字温/湿度传感器
10.3.3 BH1750FVI光强度传感器
10.3.4 角位移传感器程序
10.3.5 BMP085压力传感器
10.3.6 本地存储数据
第11章 Arduino飞行器的设计
11.1 总体设计方案
11.1.1 主要功能
11.1.2 工作原理
11.1.3 实现方案
11.2 硬件设计
11.2.1 机架
11.2.2 电动机
11.2.3 电子调速器
11.2.4 螺旋桨
11.2.5 电池
11.2.6 飞行控制系统
11.2.7 遥控器
11.3 组装调试
11.3.1 选择导线并预穿线
11.3.2 安装无刷空心杯电动机
11.3.3 安装电子调速器
11.3.4 安装飞行控制系统
11.3.5 六旋翼飞行器与Arduino Mega 2560主控模块的连接
11.4 软件设计
第12章 Arduino六足机器人的设计
12.1 六足机器人的总体设计方案
12.1.1 六足机器人的主要功能
12.1.2 六足机器人肢体结构设计
12.1.3 六足机器人控制系统方案总体设计
12.1.4 六足机器人的步态分析
12.2 硬件设计及组装
12.2.1 Arduino主控制板
12.2.2 舵机
12.2.3 舵机控制板
12.2.4 遥控器
12.2.5 六足机器人的组装
12.2.6 PS2手柄接收器与舵机控制器的连接
12.2.7 六足机器人与Arduino主控制板的连接
12.3 软件设计
12.3.1 舵机上位机软件
12.3.2 六足机器人超声波摇头避障
12.3.3 六足机器人穿越火线
12.3.4 六足机器人红外遥控
12.3.5 六足机器人红外防跌落
参考文献
Arduino程序设计与实践是2019年由电子工业出版社出版,作者张金。
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