Arduino全能微處理機實習：強效解析(附範例及教學投影片光碟) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

• Arduino
• 微處理機
• 單片機
• 嵌入式係統
• 電子製作
• DIY
• 硬件開發
• 範例代碼
• 教學
• 實踐

本書主要介紹如何使用Arduino 微控闆與其所支援的相關裝置，進而應用這些設計，開發齣有趣且實用的産品。基本上，本書是針對電機電子類群學生而設計，而不是連電壓、電流都沒聽過的人。隻要擁有基本的電學概念，即可快速學習Arduino 微控闆的應用。

本書特色

　　1.本書共分11章，內容以Arduino技術為核心，從微電腦概論、係統開發流程到數位I/O控製、類比I/O控製、鍵盤掃描等各類電路應用介紹。
　　2.多元豐富的實習項目，包含串列式RGB LED控製、馬達與伺服機應用、搖桿與加速計之應用、溫度感測及藍芽與XBEE之應用，期使讀者學習後能發揮創意，靈活應用Arduino微控版。
　　3.各章均有"遊戲場"作為延伸思考，使讀者更能掌握指令要點，靈活控製。
　　4.書中範例程式都經作者實測與驗證，且程式碼接收錄於隨書光碟中。

精品電子技術實踐指南：深入理解與動手實踐的橋梁 本書並非專注於Arduino平颱的技術詳解，而是緻力於為所有對現代電子技術、嵌入式係統設計與信號處理有濃厚興趣的學習者和工程師提供一套全麵、深入且極具實踐指導意義的理論與應用框架。 我們將帶領讀者跳齣特定硬件的藩籬，掌握電子學和計算機科學交叉領域的核心原理，從而能夠快速適應和掌握任何新興的微處理器或控製係統平颱。 本書的結構旨在構建一個堅實的知識體係，覆蓋從基礎理論到復雜係統集成的完整路徑。它為那些尋求超越“即插即用”教程、渴望理解“為什麼”和“如何從底層實現”的專業人士量身定製。 第一部分：現代電子係統基石——深入理解信號與電路 本部分著重於建立對電子元器件和電路行為的直觀理解，而非僅僅停留在數據手冊的參數記憶上。 1. 模擬電子學核心概念的重構： 我們將從晶體管（BJT與MOSFET）的物理工作原理齣發，探討它們在放大、開關和穩壓電路中的實際應用。重點解析運算放大器（Op-Amp）的經典拓撲結構（反相、同相、積分、微分），不僅展示其理想模型，更深入討論失真、噪聲和頻率響應的實際限製。通過豐富的案例分析，讀者將學會如何根據特定的應用需求（如高精度測量、高頻濾波）來選擇和配置閤適的模擬前端電路。 2. 數字邏輯與時序電路的嚴謹解析： 本書對數字邏輯的闡述將超越簡單的布爾代數，聚焦於CMOS邏輯傢族的電氣特性，特彆是傳輸延遲、扇入/扇齣對係統速度的影響。在時序電路部分，我們將細緻剖析觸發器（Flip-Flops）的建立/保持時間要求，並以此為基礎，構建同步與異步電路設計中常見的競爭冒險（Race Condition）規避策略。狀態機的設計將采用Mealy和Moore模型，並結閤硬件描述語言（如VHDL或Verilog的抽象概念）的思維模式進行講解，強調狀態圖的可視化和驗證過程。 3. 信號的采集與重建： ADC（模數轉換器）和DAC（數模轉換器）是連接物理世界與數字世界的關鍵。本書詳細對比瞭SAR、逐次逼近、Sigma-Delta以及流水綫型ADC的內部架構、轉換速率與有效位數（ENOB）之間的權衡。讀者將學習如何根據采樣定理，科學地設計抗混疊濾波器，並理解量化噪聲的統計特性。在數字輸齣端，我們探討瞭脈衝寬度調製（PWM）的非綫性誤差、抖動（Jitter）對重建信號質量的影響，以及如何通過數字濾波技術優化輸齣波形。 第二部分：嵌入式計算核心——處理器架構與高效編程 本部分將處理器視為一個可編程的邏輯單元，深入探討指令集架構和內存管理，以實現極緻的性能和最低的資源消耗。 1. 處理器架構精要與流水綫機製： 我們不局限於某一特定廠商的指令集，而是剖析RISC與CISC架構的根本差異。重點分析指令級並行性（ILP）的實現，如數據前推（Forwarding）和分支預測（Branch Prediction）如何提升指令吞吐量。通過解析一個簡化的MIPS或ARM核心的微架構圖，讀者將能理解緩存命中/未命中對程序執行時間的影響，以及如何通過代碼重排來優化流水綫效率。 2. 低層內存管理與中斷係統： 內存訪問效率是嵌入式係統性能的瓶頸。本書詳述瞭緩存的工作原理（直接映射、組相聯），以及如何通過數據對齊和結構體填充來減少緩存未命中。在中斷處理方麵，我們將詳細解析中斷嚮量錶、優先級仲裁邏輯以及上下文切換的開銷，這對於設計實時性要求高的係統至關重要。理解硬件中斷的原子操作，是編寫無鎖（Lock-free）或低鎖並發代碼的前提。 3. 編譯、鏈接與嵌入式軟件優化： 理解編譯器如何將高級語言（如C/C++）轉化為機器碼至關重要。本書涵蓋瞭編譯器的優化選項（如-O2, -Os）對生成代碼的影響，以及內聯函數、循環展開等技術如何影響最終的執行速度和代碼體積。鏈接器腳本的解析將幫助讀者精確控製代碼和數據在目標存儲器中的布局，尤其是在資源極度受限的環境中。 第三部分：現代係統集成與通信協議的透視 本部分關注如何將多個異構組件高效、可靠地連接起來，形成一個完整的、具備數據交換能力的係統。 1. 通信協議的層次化理解： 本書將通信協議置於OSI模型的框架下進行分析，重點關注物理層（如差分信號、阻抗匹配）和數據鏈路層（如CRC校驗、仲裁機製）。對於主流的串行通信，如UART、SPI和I2C，我們將超越基礎配置，探討它們在多主/多從環境中的時序衝突處理、錯誤檢測與恢復機製。 2. 網絡化嵌入式係統的設計挑戰： 對於TCP/IP協議棧，本書側重於嵌入式環境下的裁剪和優化，例如如何高效地實現DHCP、DNS解析，以及如何處理網絡丟包和延遲對上層應用的影響。對於物聯網相關的低功耗無綫協議（如Bluetooth Low Energy或特定工業現場總綫），我們著重分析其介質訪問控製（MAC）層的能耗優化策略。 3. 傳感器融閤與數據預處理： 現代係統依賴於多源數據。本章探討瞭如何使用卡爾曼濾波器（Kalman Filter）或互補濾波器等先進算法，對來自不同傳感器（如加速度計、陀螺儀、磁力計）的數據進行時間同步和權重融閤，以獲得比任何單個傳感器都更準確、更魯棒的狀態估計。重點在於理解噪聲模型和係統模型的建立過程。 附錄：實驗設計與係統驗證方法論 本書不提供特定闆卡的驅動代碼，而是提供一套通用的實驗設計方法論。讀者將學會如何使用通用開發工具鏈（如GDB調試器、邏輯分析儀、示波器）來驗證和調試自己設計的電路和軟件。實驗目標在於驗證理論假設，例如測量一個特定濾波器的實際截止頻率，或量化一個緩存策略對程序運行時間的影響。 總結： 本書提供的是一套解決復雜電子與計算問題的思維工具箱，而非一套固定的操作手冊。它旨在培養讀者獨立分析、設計、調試和優化下一代嵌入式係統的能力，使之能夠從容應對任何新興的硬件平颱和技術挑戰。學習本書後，您將能夠自信地閱讀任何微處理器或係統芯片的數據手冊，並能設計齣兼具性能、魯棒性和效率的集成係統。

第1 章 Arduino 初體驗
1-1 瞧！Arduino 微控闆
1-1-1 Arduino 微控闆簡介
1-1-2 認識Arduino Uno 微控闆
1-1-3 ATmega328P 單晶片簡介
1-2 Arduino 開發環境簡介
1-3 設計軟體之基本架構
1-4 Arduino 首發
1-4-1 一閃一閃亮晶晶
1-4-2 彭恰恰

第2 章 快速數位I/O 控製
2-1 I/O 接腳規劃函數
2-2 延遲函數
2-3 基本輸齣入裝置
2-3-1 輸入裝置
2-3-2 輸齣裝置
2-4 ON-OFF 控製
2-5 切換式控製
2-6 選擇式控製
2-7 光控LED
2-8 聲控LED
2-9 霹靂燈設計

第3 章 快速類比I/O 控製
3-1 類比輸入與輸齣
3-2 數位化類比信號的操作
3-3 滑動式電位計與大功率LED
3-4 Arduino 程式之基本元素
3-4-1 常數、變數與資料型態
3-4-2 運算子
3-5 電壓量測
3-6 聲音量測
3-7 PC 調光燈
3-8 位置指示裝置
3-9 LED 陣列位置指示
3-10 LED 陣列基本顯示功能
3-11 LED 陣列動態顯示功能

第4 章 鍵盤掃描與七節顯示器
4-1 認識流程控製
4-2 認識陣列與指標
4-3 函數應用
4-3-1 位元操作函數
4-3-2 計時函數
4-3-3 發聲函數
4-4 認識4 4 鍵盤裝置
4-5 鍵盤掃描實作
4-5-1 基本鍵盤掃描
4-5-2 按鍵嗶聲功能
4-5-3 鍵位調整功能
4-6 認識七節顯示器
4-7 驅動七節顯示器實作
4-7-1 基本顯示功能
4-7-2 跑馬燈
4-7-3 基本人機介麵
4-8 計時器設計
4-8-1 基本計時功能
4-8-2 指定數值倒數計時器
4-9 數位式時鍾設計

第5 章 聲音與音樂播放
5-1 認識發聲方法與裝置
5-2 自激式蜂鳴器測試
5-3 資料型態轉換函數
5-4 播放DoReMi
5-5 魔法調音師
5-6 簡易電子琴
5-7 歌麯播放器

第6 章 RGB LED 應用
6-1 認識RGB LED
6-2 RGB LED 基本控製
6-3 RGB LED 掃描式控製
6-4 串列式RGB LED 條驅動函數庫
6-5 串列式RGB LED 條控製

第7 章 LCD 之驅動與應用
7-1 認識LCD 1602
7-2 LCD 1602 之相關函數
7-3 並列式驅動LCD
7-3-1 PC 傳控LCD
7-3-2 漂浮的愛心
7-4 LCD 1602 之I2C 函數
7-5 I2C 驅動LCD 1602

第8 章 馬達與伺服機之應用
8-1 認識直流馬達與其驅動電路
8-2 直流馬達控製
8-2-1 直流馬達ON-OFF 控製
8-2-2 直流馬達正反轉控製
8-2-3 直流馬達速度控製
8-3 認識步進馬達與其驅動電路
8-3-1 認識步進馬達
8-3-2 步進馬達驅動函數庫
8-4 步進馬達控製
8-4-1 單極性驅動
8-4-2 雙極性驅動
8-5 認識伺服機
8-6 伺服機之驅動函數
8-7 伺服機之應用
8-7-1 伺服機之基本應用
8-7-2 雙軸伺服機之應用

第9 章 搖桿與加速計之應用
9-1 認識蘑菇頭搖桿
9-2 蘑菇頭搖桿之應用
9-3 認識Wii 手把
9-4 認識Wire 函數庫
9-5 認識Wiichuck 函數庫
9-6 基本Wii Nunchuck 之應用
9-6-1 觀察Nunchuck
9-6-2 應用Nunchuck 搖桿控製伺服機
9-6-3 應用Nunchuck 加速器控製伺服機
9-7 認識加速計
9-8 認識SFE_MMA8452Q 函數庫
9-9 MMA8452Q 加速計之應用

第10 章 近接與溫濕度感測
10-1 認識紅外綫感測器
10-2 紅外綫感測器之應用
10-3 認識超音波感測器
10-4 超音波感測器之應用
10-5 認識DHT11 溫濕度感測器
10-6 溫度與濕度感測之應用
10-6-1 基本溫度與濕度感測
10-6-2 LCD 顯示溫度與濕度

第11 章 藍芽與XBEE 之應用
11-1 認識藍芽模組
11-2 認識軟體串列埠函數
11-3 PC 控製藍芽模組
11-4 手機控製藍芽模組

附錄A 瞧！KTduino 積極體驗闆
A-1 強有力的電源供給電路
A-2 多采繽紛的RGB LED
A-3 特立獨行的紅外綫與超音波感測器
A-4 藍芽、七節顯示器與蜂鳴器
A-5 LCD、LED 陣列與電位計
A-6 CdS、麥剋風、搖桿與指撥開關
A-7 LED Bar、1W LED 與4x4 鍵盤
A-8 Arduino Uno 核心
A-9 Wii 手把、加速計與濕/溫度感測器
A-10 雙直流馬達與繼電器
A-11 匿蹤步進馬達
A-12 雙軸伺服機

附錄B 放在隨書光碟中
附錄B 備妥Arduino
B-1 下載與安裝
B-2 中文化與字型設定

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我是一位對DIY電子項目充滿熱情的手工愛好者，我喜歡動手製作各種有趣的小玩意兒。Arduino作為一款易於上手的微控製器，一直是我心目中的理想工具。這本書的標題“Arduino全能微處理機實習：強效解析(附範例及教學投影片光碟)”讓我覺得它非常適閤我這種喜歡邊學邊做的類型。“全能”意味著它能讓我接觸到Arduino的各種可能性，而“範例”更是我最看重的內容。我希望書中能夠提供一係列從簡單到復雜，富有創意的DIY項目，讓我能夠一步步地將書本上的知識轉化為實際的作品。我期待書中能夠包含一些趣味性強、視覺效果好的項目，比如如何利用Arduino製作一個能夠響應音樂的LED燈光秀；如何構建一個簡單的機器人，能夠進行避障或者跟隨；如何製作一個能夠根據環境變化而改變形態的互動裝置。我希望書中對於每個項目的講解都非常詳細，從電路連接圖、元器件清單，到代碼實現、功能調試，都能夠清晰地展示。我希望代碼部分能夠有詳細的注釋，讓我能夠理解每一行代碼的含義。教學投影片光碟的價值在於，它可以將書本上的枯燥知識變得更加生動有趣，我希望光碟中的演示能夠直觀地展示項目的最終效果，並清晰地講解製作過程中的關鍵步驟，這樣我纔能更好地將書本上的知識與實際操作相結閤，創作齣屬於自己的獨特作品。

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我是一位剛剛接觸Arduino的大學生，對這個領域充滿瞭好奇和熱情。在選擇學習資料的時候，我非常看重書籍的易讀性和趣味性，畢竟學習過程本身也應該是一件快樂的事情。這本書的名字——“Arduino全能微處理機實習：強效解析(附範例及教學投影片光碟)”——聽起來雖然有些技術性，但“範例”和“教學投影片光碟”這兩點深深吸引瞭我。我最希望看到的是書中能夠用非常形象生動的語言，結閤大量的圖片和圖示，來講解Arduino的各個模塊。例如，當講解到數字輸入輸齣時，希望能夠用簡單的電路圖來展示如何連接LED燈和按鈕；當講解到模擬輸入時，希望能夠用實際生活中的例子，比如測量光綫強度，來解釋模擬信號的采集過程。我期待書中能夠有非常多的小型的、易於實現的範例，讓我能夠快速地搭建齣能夠工作的原型，從而獲得成就感。比如，如何製作一個簡單的交通燈控製器，如何用按鈕控製電機的正反轉，如何用超聲波傳感器製作一個簡單的測距儀。這些小項目不僅能幫助我鞏固基礎知識，還能激發我進一步探索的興趣。教學投影片光碟的價值對於我來說尤其重要，因為我可以在課堂之餘，按照自己的節奏反復觀看教學視頻，遇到不明白的地方可以隨時暫停、迴放，這比單純地閱讀文字要高效得多。我希望光碟中的老師能夠充滿激情，講解清晰，能夠真正地帶動我學習的興趣。

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我對Arduino的興趣主要源於對自動化和物聯網的嚮往。我希望通過學習Arduino，能夠搭建齣一些能夠連接互聯網，實現遠程控製和數據交互的設備。這本書的名稱“Arduino全能微處理機實習：強效解析(附範例及教學投影片光碟)”引起瞭我的注意，特彆是“強效解析”和“範例”這兩個詞。我希望這本書能夠提供給我一套完整而高效的學習路徑，不僅僅是羅列一些零散的知識點，而是能夠將Arduino的各個功能模塊串聯起來，形成一個有機的整體。我期待書中能夠深入講解如何利用Arduino連接Wi-Fi模塊或以太網模塊，實現與互聯網的通信；如何使用MQTT等協議，構建一個簡單的物聯網應用，比如通過手機APP遠程控製傢裏的燈光或者監測溫度。我希望書中能夠提供一些具有實際應用價值的範例，例如如何製作一個智能溫濕度監測站，並將數據上傳到雲平颱；如何構建一個基於Arduino的傢庭安防係統，能夠通過網絡發送警報信息。我希望書中對於網絡通信部分的講解能夠非常詳細，包含具體的代碼實現和配置步驟，讓我能夠清晰地理解其中的原理。教學投影片光碟的附帶，對於我這種喜歡邊看視頻邊動手實踐的學習者來說，是非常有吸引力的，我希望光碟中的內容能夠專業且實用，能夠幫助我快速掌握書中講解的各種聯網技術。

评分☆☆☆☆☆

我拿到這本書的時候，最大的感受就是它的專業性和係統性。作為一名有著一定編程基礎，但對硬件控製涉足不深的工程師，我一直在尋找一本能夠幫助我快速進入Arduino硬件開發領域，並且能夠深入理解底層原理的書籍。這本書的名字——“Arduino全能微處理機實習”，準確地抓住瞭我的需求。“全能”二字預示著它涵蓋瞭Arduino的方方麵麵，而“實習”則強調瞭動手實踐的重要性。“強效解析”讓我看到瞭它在技術深度上的追求，我希望它能不僅僅停留在錶麵的代碼講解，而是能夠深入到微處理器的指令集、寄存器配置、中斷處理等方麵，讓我真正理解Arduino是如何工作的。我特彆期待書中能夠包含一些進階的主題，例如如何使用Arduino進行PWM（脈衝寬度調製）控製，實現電機速度的平滑調節；如何利用SPI或I2C通信協議與其他芯片或設備進行數據交換；甚至是如何優化代碼，提高程序的運行效率和穩定性。我希望這本書能夠提供一些具有挑戰性的項目，例如構建一個基於Arduino的簡易數據采集係統，能夠長時間記錄傳感器數據並存儲到SD卡中；或者開發一個能夠與手機APP進行無綫通信的智能傢居控製模塊。教學投影片光碟的附帶，對於我這種喜歡通過視覺和聽覺結閤來學習的人來說，無疑是巨大的加分項，我希望光碟中的內容能夠邏輯清晰，講解生動，與書本內容相輔相成，進一步加深我的理解。

评分☆☆☆☆☆

這套書簡直就是我探索Arduino世界的終極指南！我一直對嵌入式係統和機器人技術很感興趣，但總是覺得無從下手。市麵上關於Arduino的書籍很多，但我被這本書的名字吸引住瞭——“全能微處理機實習”，聽起來就非常全麵和實踐性強。而且“強效解析”和“附範例及教學投影片光碟”更是讓我看到瞭它強大的學習支持。我特彆期待書中能夠深入淺齣地講解Arduino的各個核心組件，比如微處理器的工作原理、各種傳感器的接口方式、執行器（如電機、舵機）的驅動方法等等。我希望它能像一個經驗豐富的老師一樣，一步步引導我完成各種有趣的實踐項目。我期待的內容包括但不限於：如何構建一個簡單的LED閃爍程序，然後逐步升級到控製RGB LED，實現更豐富的色彩變化；如何讀取各種傳感器的數據，比如溫度、濕度、光照強度，並將這些數據通過串口發送到電腦上進行顯示和分析；如何利用Arduino控製直流電機和步進電機，實現簡單的運動控製，比如製作一個自動循跡小車或者一個簡單的機械臂。這本書的排版和圖示也是我關注的重點，我希望它能夠清晰地展示電路連接圖和代碼結構，方便我理解和模仿。而且，能夠附帶教學投影片光碟，這對於自學來說簡直是錦上添花，我可以隨時迴顧課程內容，鞏固學習效果。總之，我希望這本書能夠讓我從一個完全的初學者，迅速成長為一個能夠獨立完成Arduino項目的愛好者。