Arduino應用與實踐-鐵道出版社

中國特色高水平高職學校項目建設成果

人才培養(yǎng)高地建設子項目改革系列教材

Arduino應用與實踐

王遠飛主編

◎

邵然高昊副主編

◎

王永強主審

◎

內(nèi)容簡介

本書以為核心構建了個項目涉及顯示屏串行通信傳感器檢測全彩

Arduino7,OLED、、、

及藍牙無線通信應用等書中以各技術在行業(yè)中典型應用為載體采用項目導

LED、ZigBee。,“

向任務驅(qū)動編寫模式將教學內(nèi)容與職業(yè)能力對接單元項目與工作任務對接培養(yǎng)學生崗

、”,、,

位職業(yè)能力提升其技術等工程應用與實踐能力

,Arduino。

本書是新形態(tài)一體化教材配有微課視頻等資源使學生可隨時主動反復學習相

,、PPT,、、

關內(nèi)容

。

本書適合作為普通高等學校和職業(yè)技術院校電子信息工程技術物聯(lián)網(wǎng)應用技術等電子

、

信息大類相關專業(yè)課程教材也可作為相關工程技術人員參考用書

Arduino,。

圖書在版編目CIP數(shù)據(jù)

()

應用與實踐王遠飛主編北京中國鐵道出版社

Arduino/.—:

有限公司

,2022.6

中國特色高水平高職學校項目建設成果人才培養(yǎng)高地建設

.

子項目改革系列教材

ISBN978-7-113-28988-1

王單片微型計算機程序設計高等

Ⅰ.①A…Ⅱ.①…Ⅲ.①--

職業(yè)教育教材

-Ⅳ.①TP368.1

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2022)044972

書名Arduino應用與實踐

:

作者王遠飛

:

策劃祁云編輯部電話

::(010)63549458

責任編輯祁云繩超

:

封面設計鄭春鵬

:

責任校對孫玫

:

責任印制樊啟鵬

:

出版發(fā)行中國鐵道出版社有限公司北京市西城區(qū)右安門西街號

:(100054,8)

網(wǎng)址

:/51eds/

印刷三河市宏盛印務有限公司

:

版次年月第版年月第次印刷

:202261202261

開本印張字數(shù)千

:850mm×1168mm1/16:11.75:260

書號

:ISBN978-7-113-28988-1

定價元

:34.00

版權所有侵權必究

凡購買鐵道版圖書如有印制質(zhì)量問題請與本社教材圖書營銷部聯(lián)系調(diào)換電話

,,。:(010)63550836

打擊盜版舉報電話

:(010)63549461

中國特色高水平高職學校項目建設系列教材

編審委員會

顧問劉申哈爾濱職業(yè)技術學院黨委書記院長

:、

主任孫百鳴哈爾濱職業(yè)技術學院副院長

:

副主任金淼哈爾濱職業(yè)技術學院宣傳統(tǒng)戰(zhàn)部部長

:()

杜麗萍哈爾濱職業(yè)技術學院教務處處長

徐翠娟哈爾濱職業(yè)技術學院電子與信息工程學院院長

委員黃明琪哈爾濱職業(yè)技術學院馬克思主義學院院長

:

欒強哈爾濱職業(yè)技術學院藝術與設計學院院長

彭彤哈爾濱職業(yè)技術學院公共基礎教學部主任

單林哈爾濱職業(yè)技術學院醫(yī)學院院長

王天成哈爾濱職業(yè)技術學院建筑工程與應急管理學院院長

于星勝哈爾濱職業(yè)技術學院汽車學院院長

雍麗英哈爾濱職業(yè)技術學院機電工程學院院長

張明明哈爾濱職業(yè)技術學院現(xiàn)代服務學院院長

朱丹中嘉城建設計有限公司董事長總經(jīng)理

、

陸春陽全國電子商務職業(yè)教育教學指導委員會常務副主任

趙愛民哈爾濱電機廠有限責任公司人力資源部培訓主任

劉艷華哈爾濱職業(yè)技術學院汽車學院黨總支書記

謝吉龍哈爾濱職業(yè)技術學院機電工程學院黨總支書記

李敏哈爾濱職業(yè)技術學院機電工程學院教學總管

王永強哈爾濱職業(yè)技術學院電子與信息工程學院教學總管

張宇哈爾濱職業(yè)技術學院高建辦教學總管

Ⅰ

中國特色高水平高職學校和專業(yè)建設計劃簡稱雙高計劃是我國為建

(“”)

設一批引領改革支撐發(fā)展中國特色世界水平的高等職業(yè)學校和骨干專業(yè)

、、、

群的重大決策建設工程哈爾濱職業(yè)技術學院入選雙高計劃建設單位對

()。“”,

學院中國特色高水平學校建設進行頂層設計編制了站位高端理念領先的建

,、

設方案和任務書并扎實開展了人才培養(yǎng)高地特色專業(yè)群高水平師資隊伍與

、、

校企合作等項目建設借鑒國際先進的教育教學理念開發(fā)中國特色國際水準

,,、

的專業(yè)標準與規(guī)范深入推動三教改革組建模塊化教學創(chuàng)新團隊實施課

,“”,,“

程思政開展課堂革命校企雙元開發(fā)的活頁式工作手冊式新形態(tài)教材

”,“”,、、。

為適應智能時代先進教學手段應用學校加大優(yōu)質(zhì)在線資源的建設豐富教材

,,

的信息化載體為開發(fā)工作過程為導向的優(yōu)質(zhì)特色教材奠定基礎

,。

按照教育部印發(fā)的職業(yè)院校教材管理辦法要求教材編寫總體思路是

《》,:

依據(jù)學校雙高建設方案中教材建設規(guī)劃國家相關專業(yè)教學標準專業(yè)相關職

、、

業(yè)標準及職業(yè)技能等級標準服務學生成長成才和就業(yè)創(chuàng)業(yè)以立德樹人為根

,,

本任務融入課程思政對接相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求將企業(yè)應用的新技術新工藝

,,,、

和新規(guī)范融入教材之中教材編寫遵循技術技能人才成長規(guī)律和學生認知特

。

點適應相關專業(yè)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新和課程體系優(yōu)化的需要注重以真實生產(chǎn)

,,

項目典型工作任務及典型工作案例等為載體開發(fā)教材內(nèi)容體系實現(xiàn)理論與

、,

實踐有機融合

。

本套教材是哈爾濱職業(yè)技術學院中國特色高水平高職學校項目建設的重

要成果之一也是哈爾濱職業(yè)技術學院教材建設和教法改革成效的集中體現(xiàn)

,,

教材體例新穎具有以下特色

,:

第一教材研發(fā)團隊組建創(chuàng)新按照學校教材建設統(tǒng)一要求遴選教學經(jīng)

,。,

驗豐富課程改革成效突出的專業(yè)教師任主編選取了行業(yè)內(nèi)具有一定知名度

、,

的企業(yè)作為聯(lián)合建設單位形成了一支學校行業(yè)企業(yè)和教育領域高水平專業(yè)

,、、

人才參與的開發(fā)團隊共同參與教材編寫

,。

第二教材內(nèi)容整體構建創(chuàng)新精準對接國家專業(yè)教學標準職業(yè)標準職

,。、、

業(yè)技能等級標準確定教材內(nèi)容體系參照行業(yè)企業(yè)標準有機融入新技術新工

,,、

藝新規(guī)范構建基于職業(yè)崗位工作需要的體現(xiàn)真實工作任務流程的內(nèi)容

、,、

體系

。

第三教材編寫模式形式創(chuàng)新與課程改革相配套按照工作過程系統(tǒng)

,。,“

ⅡArduino

化項目任務式任務驅(qū)動式式四類課程改革需要設計四大教材編寫模式創(chuàng)新新

”“+”“”“CDIO”,

形態(tài)活頁式及工作手冊式教材三大編寫形式

、。

第四教材編寫實施載體創(chuàng)新依據(jù)本專業(yè)教學標準和人才培養(yǎng)方案要求在深入企業(yè)調(diào)研

,。,、

崗位工作任務和職業(yè)能力分析基礎上按照做中學做中教的編寫思路以企業(yè)典型工作任務為

,“、”,

載體進行教學內(nèi)容設計將企業(yè)真實工作任務真實業(yè)務流程真實生產(chǎn)過程納入教材之中并開

,、、,

發(fā)了教學內(nèi)容配套的教學資源滿足教師線上線下混合式教學的需要本套教材配套資源同時在

,,

相關平臺上線可隨時下載相應資源滿足學生在線自主學習課程的需要

,,。

第五教材評價體系構建創(chuàng)新從培養(yǎng)學生良好的職業(yè)道德和綜合職業(yè)能力與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力

,。

出發(fā)設計并構建評價體系注重過程考核和學生教師企業(yè)等參與的多元評價在學生技能評價

,,、、,

上借助社會評價組織的考核評價標準和成績認定結(jié)果進行學分認定每種教材均根據(jù)專業(yè)

1+X,

特點設計了綜合評價標準

。

為確保教材質(zhì)量學院組成了中國特色高水平高職學校項目建設系列教材編審委員會教材

,,

編審委員會由職業(yè)教育專家和企業(yè)技術專家組成同時聘用企業(yè)技術專家指導學校組織了專業(yè)

,。

與課程專題研究組對教材持續(xù)進行培訓指導回訪等跟蹤服務有常態(tài)化質(zhì)量監(jiān)控機制能夠為

,、、,,

修訂完善教材提供穩(wěn)定支持確保教材的質(zhì)量

,。

本套教材是在學校骨干院校教材建設的基礎上經(jīng)過幾輪修訂融入課程思政內(nèi)容和課堂革

,,

命理念既具積累之深厚又具改革之創(chuàng)新凝聚了校企合作編寫團隊的集體智慧本套教材的出

,,,。

版充分展示了課程改革成果為更好地推進中國特色高水平高職學校項目建設做出積極貢獻

,,!

哈爾濱職業(yè)技術學院

中國特色高水平高職學校項目建設系列教材編審委員會

年月

20218

Ⅰ

包含一套硬件和軟件的交互制作平臺具有開發(fā)方式高效開源

Arduino,、

免費等特點使得開發(fā)者更關注于創(chuàng)意與實現(xiàn)更快地完成項目開發(fā)大大節(jié)約

,,,

學習成本縮短開發(fā)周期正因如此目前在全球有數(shù)以萬計的電子工程師愛

,。,、

好者使用開發(fā)項目和電子產(chǎn)品本書以為核心以企業(yè)需求

Arduino。Arduino,

和項目設計過程為項目任務主線校企合作共同進行教材的開發(fā)和編寫在國

,。

家職業(yè)教育三教改革背景下結(jié)合編者多年的教學與工程實踐經(jīng)驗從項目

“”,,

選取任務設計內(nèi)容重構等方面體現(xiàn)了職業(yè)教育教學做一體化特色保證

、、“、、”,

了教學內(nèi)容的科學性先進性前沿性融入了課程思政內(nèi)容實現(xiàn)了教學內(nèi)容

、、,,

與崗位職業(yè)能力有效銜接

。

本書具有以下特色

:

校企合作選取典型應用項目本書聯(lián)合華夏天信傳感科技大連有限

(1)。()

公司高級工程師共同開發(fā)充分發(fā)揮校企合作優(yōu)勢以企業(yè)項目開發(fā)工作實際

,,

和工作崗位職能認知優(yōu)勢確定典型應用項目設計典型工作任務

,,。

參照行業(yè)企業(yè)職業(yè)標準對接崗位需求本書在編寫過程中參照電子

(2)、,。

信息類行業(yè)企業(yè)職業(yè)標準融入新知識新技術新方法新規(guī)范將所從事行

、,、、、,

業(yè)應具備的職業(yè)能力職業(yè)素養(yǎng)融入工作任務學習培養(yǎng)崗位群所需職業(yè)能力

、,、

職業(yè)素養(yǎng)驅(qū)動創(chuàng)新型高素質(zhì)技術技能型人才培養(yǎng)

,、。

配套豐富的立體化資源提升課堂教學效果通過配套豐富的微課視

(3),。

頻教案工具包程序代碼等資源滿足學生多樣化學習需求推動職業(yè)

、PPT、、,,

教育教材改革創(chuàng)新

。

本書從典型應用項目出發(fā)設計了個項目包括顯示屏串行通

,7,OLED、

信傳感器檢測全彩及藍牙無線通信應用等內(nèi)容參考學時約為

、、LED、ZigBee,

學時教師可根據(jù)具體教學情況酌情增減

52,。

本書由王遠飛任主編邵然高昊任副主編其中王遠飛負責確定本書的

,、。,

編寫思路大綱總體策劃及統(tǒng)稿并負責編寫項目項目項目項目邵

、,1、2、5、6,

然負責編寫項目項目高昊負責編寫項目本書由王永強主審

3、4,7。。

ⅡArduino

在此特別感謝哈爾濱職業(yè)技術學院中國特色高水平高職學校項目建設系列教材編審委員會

,

給予教材編寫的指導和大力幫助

。

由于編者水平有限書中難免有不妥之處懇請廣大讀者批評指正

,,。

編者

年月

20221

Ⅰ

項目1控制花樣閃爍燈……………1

任務搭建開發(fā)環(huán)境……………………

1Arduino2

任務控制盞閃爍………………………

21LED10

項目2設計OLED電子廣告屏…………………22

任務加載第三方庫……………………

1Arduino22

任務顯示屏廣告………………………

2OLED33

項目3設計夜視電子門鈴………………………44

任務編寫蜂鳴器控制程序………………………

144

任務實現(xiàn)夜視電子門鈴…………

261

項目4開發(fā)智能終端數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)……………73

任務編寫串行通信驅(qū)動…………

174

任務實現(xiàn)智能終端數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)………………

286

項目5設計多功能環(huán)境監(jiān)測器…………………94

任務編寫水分、光照數(shù)據(jù)采集程序……………

194

任務編寫溫濕度數(shù)據(jù)采集程序………………

2102

任務實現(xiàn)多功能環(huán)境監(jiān)測器功能……………

3109

項目6開發(fā)遠程無線呼叫系統(tǒng)…………………120

任務編寫無線通信程序………………

1ZigBee120

任務調(diào)試無線呼叫系統(tǒng)………………………

2128

項目7設計智能藍牙門鎖………………………153

任務開發(fā)藍牙驅(qū)動…………………

1Arduino153

任務調(diào)試智能藍牙門鎖系統(tǒng)…………………

2159

附錄A圖形符號對照表…………177

參考文獻……………178

項目1

控制花樣閃爍燈

生活中有許多由發(fā)光二極管組成的電子產(chǎn)品應用案例比如店面的招牌廣場房間

LED(),,,、

等空間的燈光美化的應用為人們的生活增添了絢麗的色彩

。LED。

現(xiàn)有某商家決定制作廣告招牌用于店面宣傳推廣并要求交付軟件硬件以利于今后

LED,、,

修改顯示狀態(tài)你作為電子設計公司技術人員請按照商家需求使用快速搭建開

LED。,Arduino

發(fā)環(huán)境完成閃爍控制硬件電路設計及程序開發(fā)

,LED。

能夠正確安裝集成開發(fā)環(huán)境

(1)Arduino(IDE)。

熟練配置硬件型號端口

(2)Arduino。

熟練配置編輯器語言顯示行號編輯器字體大小等系統(tǒng)設置

(3)、、。

能夠查看分析程序代碼編譯信息提示

(4)、。

熟練編譯下載程序代碼到硬件

(5)、Arduino。

能夠正確分析硬件電路

(6)LED。

能夠編寫控制多個閃爍的程序代碼

(7)LED。

遵守程序代碼書寫規(guī)范并能夠詳細注釋程序代碼

(8),。

2Arduino

任務1搭建Arduino開發(fā)環(huán)境

學生通過完成本任務應能夠下載并安裝軟件進行軟件開發(fā)環(huán)境設置

,Arduino,Arduino。

Arduino簡介

1.認識Arduino

是一種便捷靈活方便上手的開源電子設計平臺將硬件多種型號的開發(fā)

Arduino、,(Arduino

板和軟件開發(fā)環(huán)境結(jié)合在一起形成了一個完整的軟硬件平臺該平臺包括一塊具

)(ArduinoIDE),

備功能的電路板以及一套程序開發(fā)環(huán)境軟件于年問世由于它開源易入門的特性

I/O,2005。、,

目前已被廣泛應用于電子設計當中

。

開發(fā)者可以使用見圖與其他電子元件或設備交互它可以讀取開關傳感器等

Arduino(1-1),、

信號控制顯示器件電機和其他各式各樣的物理設備或者與其他智能設備進行信息傳遞如可調(diào)

,、,

電阻器各式各樣的傳感器顯示器電機等

、、、。

圖

1-1ArduinoUNOREV3

誕生的初衷是讓電子設計愛好者能夠快速地通過它來學習電子和傳感器的基礎知

Arduino

項目1控制花樣閃爍燈3

識并應用到他們的設計當中希望他們在設計過程中更關注想法和創(chuàng)意減少對于硬件如何工

,。,

作硬件電路如何構成等問題的時間投入同時開發(fā)者公開了硬件設計圖與程序編碼

、。,Arduino,

他們規(guī)定任何人都可以復制重新設計甚至出售開發(fā)板也因為這樣的想法與理念使

、Arduino,,

迅速在硬件設計行業(yè)廣受大家的歡迎用制作的作品可以感知觸摸聲音位

Arduino。Arduino、、

置或發(fā)出聲音光亮等使得任何對它感興趣的人包括沒有編程或電子技術經(jīng)驗的人

、。Arduino,

能夠使用這種豐富且強大的技術

。

板上有一個標準的微控制器通過使用可編程的輸入輸出引腳與周圍的世界互動

Arduino,、,

也可以通過接口擴展接口藍牙等與計算機方便地進行通信軟件開發(fā)

USB、(Wi-Fi、)。Arduino

環(huán)境可以進行編寫修改編譯和上傳源代碼到開發(fā)板同時把許多技術人員開發(fā)的微控

、、Arduino,

制器程序打包到特有命令庫中極大地簡化了程序代碼的開發(fā)可直接用于每一個為

Arduino,,

而編寫的程序框架中非常容易使用和理解

Arduino,。

體現(xiàn)了開放設計共同建設相互合作的理念全部的設計文件原理圖和軟件可

Arduino、、。、,

以免費獲得下載使用修改改造甚至轉(zhuǎn)售它們無須購買版權無須申請許可權但是

、、、、,,,Arduino

原型版的版權歸團隊所有團隊唯一擁有的是商標使用該商標需

Arduino。Arduino“Arduino”,

向團隊支付費用自由和免費使得吸引了更多設計人員加入中來確

Arduino。ArduinoArduino,

保了由平臺衍生出的創(chuàng)新靈感在更有想象力的設計上有用武之地

Arduino,。

具有如下特色

Arduino:

開源硬件電路設計圖和程序開發(fā)接口免費的程序開發(fā)環(huán)境

(1)、;

可依據(jù)設計需求進行電路裁剪并免費使用

(2);

將微控制器單片機程序進行封裝使用簡單語句完成部分常用程序功能簡化

(3)(),,

微控制器程序編寫入門難度

;

可使用在線燒錄器將寫入新的微控制器

(4)ISCPBootloader;

設計了多種外圍電路接口方便連接外圍器件與其他智能設備交互等

(5),、;

使用了價格低廉的微控制器

(6)(ATmega8/168/328);

具備接口通過可以直接進行編程編譯燒錄

(7)USB,IDE、、;

可以通過開發(fā)程序代碼并部署小型物聯(lián)網(wǎng)工程

(8)ArduinoCloud。

團隊建立了公開的網(wǎng)站包含硬件軟件線上云開發(fā)文檔等內(nèi)容以便于

ArduinoArduino,、、、,

使用者了解使用購買同時得益于創(chuàng)客小發(fā)明愛好者愛好者的興起

、、Arduino。,、、DIY,Arduino

網(wǎng)站得到了飛速發(fā)展通過入門教程開發(fā)代碼和庫設計新硬件項目教授實踐課程分享他們制

,、、、、

作的項目等方式在方便使用者了解的同時也為平臺做出了貢獻

,Arduino,Arduino。

中文網(wǎng)站網(wǎng)址可了解學習教程參

Arduino:/,Arduino、Arduino、

與討論開源項目等

、。

官方網(wǎng)站英文網(wǎng)址包含相關內(nèi)容如語法

Arduino():https://www.arduino.cc/,Arduino,

參考購買了解更新開源項目等

、、、。

2.Arduino集成開發(fā)環(huán)境

(IDE)

集成開發(fā)環(huán)境是用來編寫編譯程序代碼下載可執(zhí)行程序到硬件開

Arduino(IDE)、,Arduino

發(fā)板并帶有其他輔助功能的專用軟件如圖所示

,1-2。

4Arduino

圖開發(fā)環(huán)境

1-2Arduino

認識開發(fā)環(huán)境

1)

開發(fā)環(huán)境的主界面如圖所示

Arduino1-3。

圖開發(fā)環(huán)境的主界面

1-3Arduino

程序編輯區(qū)位于開發(fā)環(huán)境的中間區(qū)域用于編寫顯示程序代碼

(1),、Arduino。

信息提示區(qū)位于最下方用來顯示程序編譯下載等運行情況

(2),、。

開發(fā)環(huán)境上方區(qū)域包含菜單欄及工具欄用來完成軟件的基本操作包括保存編譯程序

(3),,、、

調(diào)用示例程序編譯及上傳程序等

、。

項目1控制花樣閃爍燈5

程序開發(fā)語言

2)Arduino

提供了實現(xiàn)語言的開發(fā)環(huán)境語言基于語言開

ArduinoProcessing/Wiring,ArduinoWiring

發(fā)類似于語言是對庫的二次封裝不需要太多的單片機基礎編程基礎

(C/C++),AVRGCC,