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第一篇 基础篇 2

第1章 初识Arduino 2

1.1 Arduino的历史 2

1.2 Arduino的家族 3

1.3 Arduino的资源 6

1.4 Arduino的开发环境 9

1.5添加新硬件及设置开发环境 9

1.6 Arduino开发环境的应用 14

第2章 编写Arduino程序 16

2.1绘制流程图 16

2.1.1流程图基本符号 16

2.1.2流程图的三种基本结构 17

2.2 C语言的标识符与关键字 18

2.2.1标识符 18

2.2.2关键字 18

2.2.3运算符 19

2.2.4分隔符 21

2.2.5常量 21

2.2.6注释符 21

2.3控制语句 21

2.3.1 if语句 21

2.3.2 switch语句 22

2.3.3 while语句 23

2.3.4 do-while语句 24

2.3.5 for语句 25

2.3.6 break语句 26

2.3.7 continue语句 26

2.3.8 goto语句 26

2.4程序结构 27

第3章Arduino的基本函数 29

3.1数字I/O 30

3.1.1 pinMode（pin，mode） 30

3.1.2 digitalWrite（pin，value） 31

3.1.3 digitalRead（pin） 32

3.2模拟I/O 33

3.2.1 analogReference（type） 33

3.2.2 analogRead（pin） 33

3.2.3 analogWrite（pin， value） 34

3.3高级I/O 37

3.3.1 shiftOut（dataPin，clockPin，bitOrder，val） 37

3.3.2 pulseIn（pin，state，timeout） 38

3.4时间函数 39

3.4.1 millis（） 39

3.4.2 delay（ms） 40

3.4.3 delayMicroseconds（us） 40

3.5数学库 41

3.5.1 min（x，y） 41

3.5.2 max（x，y） 41

3.5.3 abs（x） 41

3.5.4 constrain（amt，low，high） 41

3.5.5 map（x，in_min，in_max，out_ min，out_ max） 41

3.5.6三角函数 42

3.6随机数 42

3.6.1 randomSeed（seed） 42

3.6.2 random（howsmall，howbig） 42

3.7位操作 43

3.8中断函数 43

3.8.1 interrupts（）和noInterrupts（） 43

3.8.2 attachInterrupt（interrupt，function，mode） 43

3.9串口通信 45

3.10 SPI接口 48

3.10.1 SPI接口概述 48

3.10.2 SPI接口数据传输 48

3.10.3 SPI类及其成员函数 49

第4章Arduino硬件平台 52

4.1 Arduino的原理图 52

4.2串行通信口的使用 55

4.2.1实例功能 56

4.2.2硬件电路 56

4.2.3程序设计 56

4.3数字I/O口的使用 58

4.3.1实例功能 59

4.3.2硬件电路 59

4.3.3程序设计 59

4.4模拟I/O口的使用 61

4.4.1实例功能 61

4.4.2硬件电路 61

4.4.3程序设计 62

4.5烧写引导程序 62

4.5.1下载器AVRISP 63

4.5.2 AVR Studio 64

4.5.3烧写引导程序 65

第二篇 模块篇 68

第5章Arduino基本扩展模块 68

5.1 L293 Motor Shield 68

5.1.1直流电机的工作原理 68

5.1.2 H桥驱动电路 70

5.1.3线性放大调速原理 71

5.1.4 PWM调速原理 72

5.1.5 L293 Motor Shield的原理 72

5.1.6 L293 Motor Shield的应用 74

5.1.7程序设计 75

5.1.8程序分析 76

5.1.9程序的精练 77

5.2 Input Shield 78

5.2.1 Input Shield原理图 79

5.2.2 Input Shield的实例 79

5.2.3程序设计 80

5.2.4程序分析 81

5.2.5使用摇杆控制直流电机转速 81

5.3 LCD Keypad Shield 83

5.3.1液晶显示原理 83

5.3.2标准1602液晶模块 83

5.3.3 1602液晶模块控制方式 84

5.3.4 LCD Keypad Shield原理图 87

5.3.5 LCD Keypad Shield应用实例 89

5.3.6程序设计 89

5.3.7程序分析 92

5.3.8 Arduino的液晶控制方式 93

5.3.9 “hello Arduino！” 94

5.4 Ethernet Shield 97

5.4.1 Ethernet Shield原理图 97

5.4.2 W5100芯片介绍 97

5.4.3 W5100芯片的寄存器 101

5.4.4 W5100芯片的使用 105

5.4.5 Ethernet Shield应用实例 105

5.4.6程序设计 106

5.5 I/O扩展板 109

5.5.1 Xbee传感器扩展板V5 109

5.5.2伺服电机控制 110

5.5.3伺服电机应用实例 111

5.5.4 Interface shield 114

5.5.5 RGB LED Module 114

5.5.6 RGB LED Module应用实例 118

5.5.7程序的精练 123

第6章Arduino的扩展库 126

6.1 Arduino扩展库介绍 126

6.1.1 Arduino扩展库的作用 126

6.1.2 Arduino扩展库的应用 126

6.2对象和类 130

6.2.1类的定义 130

6.2.2对象的创建及成员函数的调用 131

6.2.3对象的初始化和构造函数 132

6.2.4函数的重载 133

6.2.5析构函数 133

6.3 LiquidCrystal库 134

6.3.1构造函数 136

6.3.2 command（）和write（） 139

6.3.3 begin（） 140

6.3.4 clear（） 142

6.3.5 home（） 142

6.3.6 setCursor（） 142

6.3.7 noDisplay（）和display（） 143

6.3.8 cursor（）和noCursor（） 143

6.3.9 blink（）和noBlink（） 143

6.3.10 autoscroll（）和noAutoscroll（） 144

6.3.11 scrollDisplayLeft（）和scrollDisplayRight（） 144

6.3.12 print（） 145

6.4 Ethernet库 146

6.4.1 EthernetClass类定义 146

6.4.2 Server类定义 148

6.4.3 Server类构造函数 148

6.4.4 Server类成员函数 148

6.4.5 Client类定义 152

6.4.6 Client类构造函数 152

6.4.7 Client类成员函数 153

6.5 SoftwareSerial库 158

6.5.1构造函数 159

6.5.2 begin（） 160

6.5.3 read（） 160

6.5.4 print（）和println（） 161

6.5.5使用限制 164

6.6 EEPROM库 165

6.6.1 read（） 165

6.6.2 write（） 166

6.7 Wire库 166

6.7.1 IIC总线概述 166

6.7.2 TwoWire类定义 167

6.7.3 begin（） 168

6.7.4 requestFrom（） 168

6.7.5 available（） 169

6.7.6 receive（） 169

6.7.7 beginTransmission（） 170

6.7.8 endTransmission（） 170

6.7.9 send（） 171

6.7.10 onReceive（） 172

6.7.11 onRequest（） 173

6.8 Servo库 174

6.8.1构造函数 175

6.8.2 attach（） 176

6.8.3 write（） 177

6.8.4 writeMicroseconds（） 177

6.8.5 read（） 178

6.8.6 readMicroseconds（） 178

6.8.7 attached（） 178

6.8.8 detach（） 179

6.9 Stepper库 179

6.9.1步进电机概述 179

6.9.2步进电机的基本参数 180

6.9.3步进电机的优缺点 181

6.9.4步进电机的工作原理 181

6.9.5步进电机的控制电路 183

6.9.6 Stepper类定义 185

6.9.7构造函数 186

6.9.8 setSpeed（） 188

6.9.9 step（） 188

6.10 TLC5940库 189

6.10.1 T1c5940类的定义 190

6.10.2 init（） 191

6.10.3 update（） 192

6.10.4 set（） 193

6.10.5 get（） 194

6.10.6 setAll（） 194

6.10.7 clear（） 195

6.11 One Wire库 195

6.11.1单总线的结构 195

6.11.2单总线控制方式 195

6.11.3单总线信号形式 196

6.11.4 OneWire类 198

6.11.5构造函数 200

6.11.6 reset（） 200

6.11.7 write_ bit（） 201

6.11.8 read_bit（） 202

6.11.9 write（） 202

6.11.10 read（） 203

6.11.11 select（） 203

6.11.12 skip（） 204

6.12 XBee库 204

6.12.1 XBee类定义 204

6.12.2构造函数 205

6.12.3 begin（） 206

6.12.4 readPacket（） 206

6.12.5 send（） 209

6.13创建自己的库 210

6.13.1库的功能——Morse 210

6.13.2 MorseCode类的定义 213

6.13.3 MorseCode类的成员函数 214

6.13.4 MorseCode库的使用 222

6.13.5关键字的定义 223

第7章 无线模块的应用 224

7.1 APC220 224

7.1.1 APC220性能指标 224

7.1.2模块引脚定义 226

7.1.3模块的使用 226

7.1.4注意事项 227

7.2 DFduino wireless 228

7.2.1 DFduino wireless性能指标 228

7.2.2模块引脚定义 229

7.2.3模块的使用 229

7.3 Bluetooth V3 231

7.3.1 Bluetooth V3性能指标 231

7.3.2模块引脚定义 232

7.3.3模块的使用 232

7.4 XBee和XBee PRO 234

7.4.1 XBee及XBee PRO性能指标 235

7.4.2模块引脚定义 235

7.4.3模块的使用 236

7.4.4程序设计 236

第三篇 应用篇 242

第8章 打造自己的遥控履带车 242

8.1履带车的驱动 242

8.1.1实现功能 242

8.1.2所需器材 242

8.1.3硬件连接 243

8.1.4程序设计 246

8.1.5 MotorCar类 251

8.1.6类的应用 255

8.2添加感知器件 257

8.2.1实现功能 257

8.2.2所需器材 257

8.2.3器材介绍 257

8.2.4硬件连接 258

8.2.5程序设计 258

8.3添加无线模块 261

8.3.1实现功能 261

8.3.2所需器材 261

8.3.3硬件连接 261

8.3.4程序设计 262

8.4制作遥控器 264

8.4.1实现功能 264

8.4.2所需器材 265

8.4.3硬件连接 265

8.4.4程序设计 265

8.5履带车遥控调速 267

8.5.1实现功能 267

8.5.2程序设计 267

8.6添加无线摄像头 272

8.6.1实现功能 272

8.6.2所需器材 272

8.6.3器材介绍 272

8.6.4硬件连接 273

8.6.5程序设计 277

8.7环境信息获取器件 283

8.7.1实现功能 283

8.7.2所需器材 284

8.7.3器材介绍 284

8.7.4硬件连接 285

8.7.5程序设计 286

第9章 仿生机器人 295

9.1遥控机械臂 295

9.1.1实例功能 295

9.1.2器材列表 295

9.1.3搭建硬件环境 296

9.1.4安装控制部分 298

9.1.5 Wii游戏手柄 298

9.1.6机械臂程序设计 300

9.2双足机器人 304

9.2.1实例功能 304

9.2.2器材列表 304

9.2.3搭建硬件环境 305

9.2.4双足机器人程序设计 307

9.2.5 PC调试软件编写 310

9.2.6双足机器人的调试 317

附录 A Arduino引脚与AV R单片机管脚对应关系 319

附录B Arduino扩展板 320

附录C其他可扩展模块 322