Arduino C語言程式設計 - 使用mBot金屬積木機器人 - 最新版 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本書利用 Adruino C 語言軟體來開發一套可以充份發揮學生「想像力」及「創造力」的快速開發教材，其主要的特色如下：        
　　1.親自動手「組裝」，訓練學生「觀察力」與「空間轉換」能力。        
　　2.親自撰寫「程式」，訓練學生「專注力」與「邏輯思考」能力。        
　　3.親自實際「測試」，訓練學生「驗證力」與「問題解決」能力。        
        
 

創客啓濛：基於微控製器與傳感器技術的趣味實踐指南 本書簡介 本書並非一本關於特定機器人平颱或特定編程語言（如Arduino C）的入門教材，而是一本專注於通用微控製器係統設計、嵌入式編程基礎、以及傳感器數據采集與控製應用的綜閤性實踐手冊。它旨在為那些希望深入理解電子硬件與軟件交互原理、掌握通用物聯網（IoT）節點構建能力的讀者提供一套係統性的知識框架和操作指引。 一、 嵌入式係統核心原理與架構解析 (The Core of Embedded Systems) 本書首先將詳細剖析現代嵌入式係統的基本架構。我們將跳脫齣對單一開發闆的依賴，轉而探討微控製器（MCU）作為“係統大腦”的關鍵職能。 處理器選型與性能考量： 介紹不同係列微控製器（如基於ARM Cortex-M、AVR係列等）的架構差異，包括寄存器、存儲器映射（Flash, SRAM, EEPROM）的工作機製。重點講解如何根據項目需求（功耗、處理速度、I/O資源）進行閤理的芯片選型。 時鍾係統與中斷管理： 深入探討振蕩器（內部/外部晶振）、分頻器、鎖相環（PLL）等如何為係統提供精確時間基準。詳細闡述中斷（Interrupts）的工作流程，包括優先級設置、上下文保存與恢復（Context Switching），這是實現實時響應係統的關鍵。 存儲機製與固件更新： 講解程序存儲（Bootloader機製）、數據存儲（非易失性存儲的使用）以及OTA（Over-The-Air）固件更新的軟件架構需求。 二、 基礎外設接口與協議精講 (Essential Peripherals and Protocols) 本書將全麵覆蓋微控製器與外部世界交互所依賴的底層通信技術和模擬/數字接口。 定時器/計數器的高級應用： 詳細講解通用定時器（General Purpose Timers）在PWM信號生成、脈衝寬度測量、以及延時函數優化中的應用。重點演示如何利用硬件定時器實現精確的周期性任務調度，而非完全依賴軟件循環。 模擬信號處理 (ADC/DAC)： 深入剖析模數轉換器（ADC）的工作原理，包括采樣率、分辨率、量化誤差和噪聲抑製技術。介紹如何通過軟件算法（如滑動平均濾波、卡爾曼濾波的簡化模型）來提升采集數據的精度。同時，也會涉及數模轉換器（DAC）在音頻或波形生成中的應用。 串行通信協議棧的底層實現： UART/USART： 不僅講解波特率設置，更側重於數據幀校驗（如奇偶校驗、CRC校驗的軟件實現）和多機通信的幀同步問題。 I2C (Inter-Integrated Circuit)： 詳述主從模式的仲裁機製、時序要求，以及如何編寫健壯的I2C驅動，處理ACK/NACK信號和總綫鎖定情況。 SPI (Serial Peripheral Interface)： 講解SS（Slave Select）、時鍾極性（CPOL）和時鍾相位（CPHA）的組閤對數據傳輸的影響，以及如何實現全雙工通信。 三、 傳感器數據采集與信號調理 (Sensor Interfacing and Signal Conditioning) 本章著重於將物理世界的信息轉化為可供處理器理解的數字信號的工程實踐。 各類傳感器數據特性分析： 覆蓋光敏電阻、熱敏電阻、壓電元件、加速度計/陀螺儀（IMU）等常見傳感器的工作原理。重點分析不同傳感器輸齣的電壓特性（綫性、非綫性）。 信號調理電路設計： 介紹如何使用運算放大器（Op-Amp）構建必要的信號調理電路，例如放大器（增益級）、濾波電路（低通、高通、帶通），以應對傳感器輸齣信號微弱或噪聲較大的情況。解釋為什麼硬件處理在很多情況下優於純軟件濾波。 數字傳感器接口的驅動開發： 以MEMS傳感器為例，講解如何讀取其寄存器數據，並根據數據手冊中的轉換公式，將原始計數（Raw Data）轉化為物理單位（如G力、溫度攝氏度）。 四、 基礎控製算法與執行器驅動 (Control Algorithms and Actuator Driving) 本書關注如何基於傳感器反饋實現閉環控製和係統響應。 電機控製基礎： 講解直流電機（DC Motor）、步進電機（Stepper Motor）和伺服電機（Servo Motor）的驅動原理。重點在於如何使用PWM控製直流電機的速度和方嚮，並探討驅動電路（如H橋電路）的選擇與電流限製問題。 PID控製係統入門： 詳細拆解比例（P）、積分（I）、微分（D）三項在控製迴路中的作用。提供一個獨立於任何特定庫的、純C語言實現的PID算法框架，演示其在速度控製或位置保持任務中的調參思路和穩定性分析方法。 邏輯狀態機設計 (FSM)： 使用有限狀態機（FSM）的概念來組織復雜的程序流程，確保係統在不同工作模式（如初始化、待機、運行、錯誤處理）之間的平穩切換。 五、 軟件工程與調試技巧 (Software Engineering and Debugging) 本書強調編寫可維護、高效的嵌入式代碼。 代碼結構與模塊化： 提倡將硬件驅動、業務邏輯和用戶接口分離的編程風格。講解頭文件與源文件的閤理劃分，以及使用`static`關鍵字進行內部數據保護的最佳實踐。 內存管理與效率優化： 討論堆棧溢齣（Stack Overflow）的風險，以及如何通過使用`const`、優化循環結構、減少不必要的內存拷貝來提高代碼的運行效率和資源占用率。 調試方法論： 介紹利用示波器（Oscilloscope）、邏輯分析儀（Logic Analyzer）等外部工具輔助調試串行通信時序和硬件信號波形的方法，以及如何通過軟件“打點”（Toggle Pin/LED Blink Pattern）進行邏輯流程的初步驗證。 本書的內容聚焦於底層原理的透徹理解和跨平颱的工程實踐能力，幫助讀者建立起堅實的嵌入式係統開發基礎，使其能夠快速適應和掌握任何新興的微控製器平颱或機器人框架。

第一章  機器人概論        
1-1  什麼是機器人        
1-2  Makeblock基本介紹        
1-3  mBot機器人        
1-4  mBot機器人版本        
1-5  mBot機器人基本車常見的運用        
        
第二章  mBot機器人的程式開發環境        
2-1  mBot機器人的程式設計流程        
2-2  組裝一颱mBot機器人        
2-3  mBot機器人的控製闆基本介紹        
2-4  mBot機器人的程式開發環境        
2-5  下載及安裝mBot機器人的mBlock軟體        
2-6  mBlock的整閤開發環境        
2-7  撰寫第一支mBlock程式        
2-8  Arduino IDE的整閤開發環境        
2-9  撰寫第一支C語言程式        
2-10  使用序列埠監控視窗        
        
第三章  mBot機器人動起來瞭        
3-1  馬達簡介        
3-2  控製馬達速度及方嚮        
3-3  讓機器人動起來        
3-4  機器人繞正方形        
3-5  馬達接收其他來源        
        
第四章  資料與運算        
4-1  變數(Variable)        
4-2  變數與常數的宣告        
4-3  變數資料的綜閤運算        
4-4  陣列        
4-5  副程式        
        
第五章  程式流程控製        
5-1  流程控製的三種結構        
5-2  循序結構(Sequential)        
5-3  分岔結構(Switch)        
5-4  迴圈結構(Loop)        
        
第六章  機器人走迷宮(超音波感應器)        
6-1  認識超音波感應器        
6-2  偵測超音波感應器的值        
6-3  等待程式(Wait)的超音波感應器        
6-4  分岔程式(Switch)的超音波感應器        
6-5  迴圈程式(Loop)的超音波感應器        
6-6  超音波感應器控製其他拼圖模組        
6-7  看傢狗        
6-8  自動剎車係統        
        
第七章  機器人循跡車(巡綫感應器)        
7-1  認識巡綫感應器        
7-2  偵測巡綫感應器的值        
7-3  等待程式(Wait) 的巡綫感應器        
7-4  分岔程式(Switch) 的巡綫感應器        
7-5  迴圈程式(Loop) 的巡綫感應器        
7-6  機器人循跡車        
7-7  機器人偵測第三條黑綫就停止        
7-8  規劃自動停車入庫的循跡機器人        
        
第八章  遙控機器人(紅外綫感應器)        
8-1  認識紅外綫感應器        
8-2  偵測紅外綫感應器的值        
8-3  等待程式(Wait)的紅外綫感應器        
8-4  分岔程式(Switch)的紅外綫感應器        
8-5  迴圈程式(Loop)的紅外綫感應器        
8-6  遙控一颱mBot動作        
8-7  兩颱mBot使用IR聯奏音樂        
        
第九章  機器人太陽能車(光源感應器)        
9-1  認識光源感應器        
9-2  偵測光源感應器的值        
9-3  等待程式(Wait)的光源感應器        
9-4  分岔程式(Switch)的光源感應器        
9-5  迴圈程式(Loop)的光源感應器        
9-6  光源感應器控製其他模組        
9-7  製作一颱機器人太陽能車        
9-8  製作一颱機器人蟑螂車        
9-9  製作一座智慧型路燈        
        
第十章  機器人警車(按鈕_蜂鳴器_LED燈)        
10-1  按鈕        
10-2  偵測「按鈕」的事件        
10-3  按鈕的綜閤運用        
10-4  蜂鳴器        
10-5  LED燈        
10-6  重置按鈕        
        
第十一章  mBot藍牙通訊應用        
11-1  mBot藍牙通訊        
11-2  序列埠傳輸函數        
11-3  手機與mBot藍牙配對        
11-4  手機與mBot互傳字元        
11-5  手機點亮mBot LED燈         
11-6  手機接收mBot超音波距離        
        
第十二章  手機App操控mBot機器人        
12-1  光綫感應器運用        
12-2  手機app控製mBot LED 的各種變化        
12-3  手機app控製mBot 蜂鳴器的各種變化        
12-4  手機App遙控機器人行動(前、後、左、右)        
        
第十三章  mBot結閤Lego的創新應用        
13-1  樂高(Lego)積本的基本介紹        
13-2  樂高(Lego)的橫桿        
13-3  樂高(Lego)的插銷        
13-4  樂高(Lego)的連接器        
13-5  mBot機器人結閤Lego        
13-6  利用「七段顯示器模組」來顯示偵測值        
13-7  利用「錶情麵闆」來顯示偵測值        
13-8  利用「錶情麵闆」來顯示「繪畫圖片」        
13-9  利用「錶情麵闆」來顯示「跑馬燈」        
13-10  利用「錶情麵闆」來顯示「定時炸彈倒數10秒」        
13-11  紅外綫控製mBot(錶情麵闆顯示方嚮)        
        
附錄  Arduino C 語言介紹        
A-1  Arduino C 語言的撰寫架構        
A-2  Arduino C 變數的資料型態        
A-3  Arduino C 變數與常數的宣告        
A-4  Arduino C 運算子的應用        
A-5  Arduino C 流程控製        
A-6  Arduino C 陣列       

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我是一位在科技產業工作的上班族，平時工作之餘，喜歡利用一些時間來學習新知，增進自己的技能。最近聽同事推薦瞭一本關於 Arduino C 語言與 mBot 機器人的書籍，而且特別強調是「最新版」，這讓我很有興趣。我本身對物聯網和智慧裝置的發展抱持著高度關注，而 Arduino 作為開源硬體的代錶，自然是我學習的重點之一。mBot 機器人，聽起來就像是 Arduino 的一個很好的實踐平颱，它的金屬積木設計，應該能讓組裝過程變得相當有趣且直觀，不需要太複雜的工具。 我最期望的是，這本書能深入探討如何運用 Arduino C 語言來驅動 mBot 實現各種功能。例如，書中是否會介紹如何透過 Arduino 控製 mBot 的各種感測器，像是超音波感測器、紅外線感測器，甚至是加速度計和陀螺儀？同時，我也很期待看到如何將這些感測器的數據，透過 Arduino C 程式來進行分析，並進而控製 mBot 的行為，例如讓它能夠「看見」障礙物並繞開，或是跟隨指定的路線。如果書中能提供一些實際的應用案例，像是製作一個簡易的遙控車，或是設計一個能夠自動清潔地麵的小機器人，那就更好瞭。

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身為一位國中生，我對機器人和程式設計一直充滿著好奇心。學校偶爾會舉辦一些程式體驗營，我都有參加，但總覺得學到的東西有點零散，而且很多時候，我會不知道如何將課堂上學到的程式碼，真正應用到實際的硬體上。最近，我在網路上看到這本《Arduino C語言程式設計 - 使用mBot金屬積木機器人 - 最新版》，標題看起來就很有吸引力。mBot 這個名字我聽過，據說是一個很適閤入門的機器人，而且是金屬積木，聽起來就很酷！ 我特別希望這本書能夠從最基礎的 Arduino C 程式語言講起，像是變數、迴圈、判斷式這些，然後再把這些概念跟 mBot 的硬體結閤起來。例如，書中會不會教我們如何讓 mBot 的燈亮起來、閃爍？如何讓它的輪子往前、往後轉動，或是控製它的速度？更進一步，如果能教我們如何使用 mBot 上的感測器，像是讓它能偵測到前方的障礙物，然後就停下來，或是轉彎，那就太棒瞭！我真的很期待書中能有許多圖文並茂的教學，並且提供完整的程式碼，讓我能夠直接複製、修改，然後看到我的 mBot 真的動起來！

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身為一個在程式設計領域摸索瞭幾年的老鳥，最近聽聞市麵上有本結閤 Arduino 與 mBot 的新書，而且是「最新版」，實在讓我心動不已。我本身對 Arduino 的基礎概念還算熟悉，但一直苦無機會將這些知識實際應用到一個具體的硬體平颱上，尤其是那種可以動、有互動的專案。mBot 這款機器人，我先前在一些科技展覽或創客空間裡看到過，它的金屬積木組裝方式聽起來非常直觀，而且外型也頗具吸引力。我特別期待書中能提供一些從零開始的教學，像是如何透過 Arduino C 語言控製 mBot 的馬達、感測器，甚至是如何讓它完成一些有趣的任務，例如循跡、避障，或是更進階的迷宮挑戰。 如果書中能針對初學者設計一些循序漸進的範例，那就太棒瞭！我常常覺得，學程式最難的就是「不知道要從何開始」以及「學瞭之後不知道能做什麼」。如果這本書能夠像老師一樣，一步一步引導我們，從最簡單的 LED 閃爍，到控製馬達轉動，再慢慢加入感測器的判讀，讓機器人做齣反應，那對於新手來說絕對是一大福音。我尤其關心的是，書中是否會提供完整的程式碼範例，並且對每一段程式碼都做詳細的解釋，說明它的作用、原理，甚至是一些常見的除錯技巧。畢竟，對於剛接觸 Arduino C 的朋友來說，光是語法就已經夠頭痛瞭，如果能有清晰的解釋，就能大大減少學習的門檻。

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我是一位大學生，主修的是資訊工程學係，平時除瞭課業之外，也對創客（Maker）文化和嵌入式係統開發有著濃厚興趣。在學習 Arduino 的過程中，我發現雖然理論知識紮根不少，但實際動手操作的機會相對有限，尤其是在結閤具體硬體平颱方麵。因此，當我得知有這本《Arduino C語言程式設計 - 使用mBot金屬積木機器人 - 最新版》齣版時，我感到非常興奮。mBot 作為一個整閤瞭 Arduino 微控製器和易於組裝的金屬積木的機器人平颱，絕對是一個極佳的學習工具。 我期望這本書能夠深入探討如何利用 Arduino C 語言來進行更複雜的機器人控製和感測器應用。例如，書中是否會涵蓋如何運用 PWM（脈寬調變）技術來精確控製馬達的轉速和方嚮？抑或是如何結閤多個感測器（如超音波、紅外線、光敏電阻等）的數據，透過演算法來實現更智慧化的行為，例如更精準的循跡和避障。我也很期待看到書中是否能提供一些進階的專案範例，像是如何讓 mBot 透過藍牙或 Wi-Fi 進行無線通訊，實現遠端控製，或是如何與其他 Arduino 模組整閤，擴展其功能。

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我是一位退休的教師，對科技的學習一直抱持著開放的態度。雖然我已經離開教學崗位多年，但對於新興的技術，我總是充滿著好奇心。最近，我的孫子對我提起 Arduino 和機器人，我聽瞭覺得很有趣，便開始關注相關的資訊。得知這本《Arduino C語言程式設計 - 使用mBot金屬積木機器人 - 最新版》的齣版，讓我感到非常期待。我希望這本書能夠以非常淺顯易懂的方式，引導像我這樣的初學者入門。 我尤其關心的是，書中是否能夠詳細解釋 Arduino C 語言的基本語法，並將這些語法與 mBot 的實際操作緊密結閤。例如，書中會不會教我們如何利用簡單的程式碼，讓 mBot 的小燈泡發光，或是讓它嚮前、嚮後移動？如果書中能夠提供一些實際的組裝步驟圖，並且搭配清晰的程式碼解釋，讓我能夠一步一步跟著做，那就太好瞭。我希望透過這本書，能夠讓我和我的孫子一起動手製作，一起學習，共同享受科技帶來的樂趣。