Изучаем Arduino. 65 проектов своими руками

Практические проекты с платой Arduino.

Бокселл Дж. «Изучаем Arduino. 65 проектов своими руками» Питер, 2017 год, 400 стр.,Серия: Вы и ваш ребенок, (10,4 мб. pdf)

В книге представлены проекты электронных устройств на базе плат Arduino (платформа использующая одноименную среду разработки с языком программирования и микроконтроллер с дополнительными электронными компонентами). С помощью Arduino можно легко и просто создать множество программируемых электронных устройств, начиная от простых исполнительных аппаратов до многофункциональных роботов, систем управления «умный дом» и других устройств взаимодействующих с окружающим миром, ограничения может внести только ваша фантазия. Если вы хотите научится работать с Arduino и закрепить свои знания на практике, то представленная книга как нельзя лучше подойдет для начального изучения этой платформы с открытым исходным кодом и богатыми возможностями. ISBN 978-5-496-02421-1

Оглавление книги

Содержание.

Глава 1. Введение

Бесконечность не предел! 22
Сила в массовости 26
Компоненты и аксессуары 26
Необходимое программное обеспечение 27
Mac OS X 27
Windows XP и более поздние версии 31
Ubuntu Linux 9 .04 и выше 35
Безопасность 38
Забегая вперед 38

Глава 2. Знакомство с платой Arduino и IDE

Плата Arduino 39
Обзор среды разработки 45
Область управления 45
Область ввода текста 46
Область вывода сообщений 46
Создание первого скетча в IDE 47
(Скетч для Arduino — это набор инструкций, определяющий пути решения стоящей перед вами задачи. Иными словами, скетч — это программа.)
Комментарии 47
Функция setup 48
Управление аппаратными компонентами 48
Функция loop 49
Проверка скетча 50
Загрузка и запуск скетча 51
Изменение скетча 52
Забегая вперед 52

Глава 3. Первые шаги

Планирование проектов 53
Об электричестве 54
Сила тока 54
Напряжение 55
Мощность 55
Электронные компоненты 55
Резистор 55
Светодиод 59
Макетная плата для навесного монтажа 61
Проект № 1: Эффект бегущей волны из огоньков светодиодов 63
Алгоритм 63
Оборудование 64
Скетч 64
Схема 65
Запуск скетча 66
Переменные 66
Проект № 2: Повторение команд с помощью цикла for 67
Изменение яркости светодиода с использованием широтно-импульсной модуляции 68
Проект № 3: Демонстрация ШИМ 69
Дополнительные электронные компоненты 70
Транзистор 70
Выпрямительный диод 71
Реле 72
Схемы управления более высоким напряжением 73
Забегая вперед 74

Глава 4. Строительные блоки

Принципиальные схемы 76
Обозначение компонентов 76
Проводники на схемах 79
Чтение принципиальных схем 80
Конденсатор 80
Емкость конденсатора 80
Маркировка конденсаторов 81
Типы конденсаторов 82
Цифровые входы 83
Проект № 4: Демонстрация работы цифрового входа 86
Алгоритм 86
Оборудование 86
Схема 86
Скетч 91
Изменение скетча 91
Анализ скетча 91
Определение констант с помощью #define 91
Чтение состояний цифровых входов 92
Принятие решений с помощью if 92
Принятие альтернативных решений с помощью if-then-else 93
Логические переменные 93
Операторы сравнения 94
Выполнение двух и более сравнений 95
Проект № 5: Управление движением 95
Цель 96
Алгоритм 96
Оборудование 96
Схема 97
Скетч 98
Запуск скетча 101
Аналоговые и цифровые сигналы 101
Проект № 6: Тестер для одноэлементных батареек 103
Цель 103
Алгоритм 103
Оборудование 104
Схема 104
Скетч 105
Выполнение арифметических операций в Arduino 106
Вещественные переменные 106
Операторы сравнения чисел 106
Увеличение точности измерения аналоговых сигналов с помощью источника опорного напряжения 107
Использование внешнего источника опорного напряжения 107
Использование внутреннего источника опорного напряжения 109
Переменный резистор 109
Пьезоэлектрические зуммеры 110
Изображение пьезоэлектрических зуммеров на схемах 111
Оглавление 9
Проект № 7: Испытание пьезоэлектрического зуммера 111
Проект № 8: Быстродействующий термометр 113
Цель 114
Оборудование 114
Схема 114
Скетч 114
Доработка скетча 116
Забегая вперед 117

Глава 5. Функции

Проект № 9: Функция для повторного выполнения действий 119
Проект № 10: Функция, изменяющая число миганий светодиода .120
Функция, возвращающая значения 121
Проект № 11: Быстродействующий термометр, сообщающий
температуру миганием светодиода 122
Оборудование 122
Схема 122
Скетч 122
Отображение данных из Arduino в окне монитора последовательного порта 125
Монитор последовательного порта 125
Проект № 12: Отображение температуры в мониторе порта 126
Отладка при помощи монитора порта 128
Принятие решений при помощи инструкций while 128
do-while 129
Передача данных из монитора порта в Arduino 129
Проект № 13: Умножение числа на два 130
Переменные типа long 131
Проект № 14: Использование переменных типа long 131
Забегая вперед 133

Глава 6. Числа, переменные и арифметика

Случайные числа 135
Использование электрического поля для генерации случайных чисел 135
Проект № 15: Электронный кубик 136
Оборудование 137
Схема 137
Скетч 137
Доработка скетча 139
Краткое введение в двоичную систему счисления 139
Переменные типа byte 140
Увеличение числа цифровых выходов с применением сдвигового регистра 141
Проект № 16: Светодиодный индикатор для двоичных чисел 142
Оборудование 142
Подключение микросхемы 74HC595 143
Скетч 144
Проект № 17: Игра «Двоичная викторина» 145
Алгоритм 146
Скетч 146
Массивы 148
Определение массива 149
Обращение к значениям в массиве 149
Запись в массивы и чтение из массивов 149
Семисегментные светодиодные индикаторы 150
Управление сегментами 152
Проект № 18: Дисплей с одной цифрой 153
Оборудование 153
Схема 153
Скетч 154
Отображение двух цифр 155
Проект № 19: Управление двумя семисегментными индикаторами 156
Оборудование 156
Схема 156
Деление по модулю 156
Проект № 20: Цифровой термометр 159
Оборудование 159
Скетч 159
Матричные светодиодные индикаторы 160
Схема светодиодной матрицы 161
Соединения 163
Поразрядная арифметика 164
Оператор поразрядного И (AND) 164
Оператор поразрядного ИЛИ (OR) 165
Оператор поразрядного ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (XOR) 165
Оператор поразрядного НЕ (NOT) 165
Поразрядный сдвиг влево и вправо 166
Проект № 21: Создание светодиодной матрицы 166
Проект № 22: Создание образов на светодиодной матрице 168
Проект № 23: Отображение образа на светодиодной матрице 169
Проект № 24: Анимация на светодиодной матрице 171
Скетч 171
Забегая вперед 172

Глава 7. Жидкокристаллические индикаторы

Символьные жидкокристаллические индикаторы 173
Использование символьного ЖКИ в скетче 174
Отображение текста 176
Отображение переменных или чисел 176
Проект № 25: Определение собственных символов 177
Графические жидкокристаллические индикаторы 179
Подключение графического ЖКИ 180
Использование ЖКИ 181
Управление индикатором 181
Проект № 26: Опробование текстовых функций в действии 182
Создание более сложных изобразительных эффектов 183
Проект № 27: Цифровой термометр с памятью 184
Алгоритм 184
Оборудование 184
Скетч 185
Результат 186
Доработка скетча 186
Забегая вперед 187

Глава 8. Расширение Arduino 

Платы расширения 189
Макетные платы ProtoShield 191
Проект № 28: Собственная плата расширения с восемью светодиодами 191
Оборудование 192
Схема 192
Топология макетной платы ProtoShield 192
Проектирование 193
Пайка компонентов 194
Доработка платы расширения 196
Расширение возможностей скетчей с помощью библиотек 196
Импортирование библиотек поддержки плат расширения 196
Карты памяти microSD 201
Тестирование карты microSD 201
Проект № 29: Запись данных на карту памяти 203
Проект № 30: Устройство регистрации температуры 204
Оборудование 205
Скетч 205
Хронометраж с применением millis() и micros() 207
Проект № 31: Секундомер 209
Оборудование 209
Схема 210
Скетч 210
Прерывания 212
Режимы прерываний 213
Настройка прерываний 213
Включение и выключение прерываний 214
Проект № 32: Использование прерываний 214
Скетч 214
Забегая вперед 215

Глава 9. Цифровые клавиатуры

Цифровая клавиатура 216
Подключение клавиатуры 217
Программная обработка клавиатуры 217
Тестирование скетча 218
Принятие решений с помощью switch-case 219
Проект № 33: Кодовый замок 220
Скетч 220
Принцип действия 222
Тестирование скетча 222
Забегая вперед 222

Глава 10. Сенсорные экраны

Сенсорные экраны 223
Подключение сенсорного экрана 224
Проект № 34: Определение области касания на сенсорном экране 224
Оборудование 224
Скетч 225
Тестирование скетча 226
Калибровка сенсорного экрана 227
Проект № 35: Двухзонный выключатель 227
Скетч 228
Принцип действия 229
Тестирование скетча 230
Проект № 36: Трехзонный выключатель 230
Разметка сенсорного экрана 230
Скетч 230
Принцип действия 232
Забегая вперед 233

Глава 11. Семейство плат Arduino

Проект № 37: Создание собственной платы Arduino 234
Оборудование 235
Схема 238
Запуск проверочного скетча 241
Обширное семейство плат Arduino 245
Arduino Uno 246
Freetronics Eleven 246
Freeduino 247
Pro Trinket 248
Arduino Nano 248
Arduino LilyPad 249
Arduino Mega 2560 249
Freetronics EtherMega 250
Arduino Due 250
Забегая вперед 252

Глава 12. Электродвигатели и движение

Реализация небольших перемещений с помощью сервоприводов 253
Выбор сервопривода 253
Подключение сервопривода 255
Управление сервоприводом 255
Проект № 38: Аналоговый термометр 256
Оборудование 256
Схема 257
Скетч 257
Электродвигатели 259
Транзистор Дарлингтона TIP120 260
Проект № 39: Управление электродвигателем 261
Оборудование 261
Схема 262
Скетч 262
Проект № 40: Роботизированный танк и управление им 263
Оборудование 264
Схема 266
Скетч 269
Определение столкновений 271
Проект № 41: Определение столкновений с помощью микровыключателя 272
Схема 272
Скетч 272
Инфракрасный датчик расстояния 275
Подключение 276
Тестирование ИК-датчика расстояния 277
Проект № 42: Определение столкновений с помощью ИК-датчика расстояния 278
Ультразвуковой датчик расстояния 280
Подключение ультразвукового датчика 281
Использование ультразвукового датчика 281
Тестирование ультразвукового датчика расстояния 282
Проект № 43: Определение столкновений с помощью ультразвукового датчика расстояния 283
Скетч 284
Забегая вперед 286

Глава 13. Arduino и GPS

Что такое GPS? 287
Тестирование платы расширения GPS 289
Проект № 44: Простой приемник GPS 290
Оборудование 291
Скетч 291
Отображение координат на экране ЖКИ 292
Проект № 45: Часы высокой точности на основе GPS 293
Оборудование 294
Скетч 294
Проект № 46: Запись координат перемещающегося объекта с течением времени 295
Оборудование 296
Скетч 296
Отображение траектории на карте 298
Забегая вперед 299

Глава 14. Беспроводная передача информации

Применение недорогих модулей беспроводной связи 300
Проект № 47: Пульт дистанционного управления 301
Оборудование для передатчика 301
Схема для передатчика 302
Оборудование для приемника 302
Схема приемника 303
Скетч для передатчика 304
Скетч для приемника 305
Использование модулей XBee для беспроводной передачи данных на большие расстояния с высокой скоростью 307
Проект № 48: Передача данных с помощью XBee 308
Скетч 308
Подготовка компьютера к приему данных 309
Проект № 49: Термометр с дистанционным управлением 310
Оборудование 310
Монтаж 311
Скетч 311
Опробование 313
Забегая вперед 313

Глава 15. Инфракрасный пульт дистанционного управления

Что такое инфракрасный пульт дистанционного управления? 314
Подготовка к приему ИК-сигналов 315
ИК-приемник 315
Пульт дистанционного управления 316
Тестовый скетч 316
Опробование собранного устройства 317
Проект № 50: Дистанционное управление Arduino с помощью ИК-пульта 318
Оборудование 318
Скетч 318
Расширение возможностей 320
Проект № 51: Дистанционное ИК-управление моделью танка 320
Оборудование 320
Скетч 320
Забегая вперед 322

Глава 16. Чтение радиомаркеров RFID

Внутреннее устройство радиомаркеров 324
Проверка оборудования 324
Схема 325
Проверка 325
Проект № 52: Простая RFID-система контроля доступа 326
Скетч 327
Принцип действия 329
Сохранение данных во встроенном ЭСППЗУ 329
Чтение и запись в ЭСППЗУ 330
Проект № 53: RFID-система управления с запоминанием
последнего действия 331
Скетч 332
Принцип действия 334
Забегая вперед 335

Глава 17. Шины данных

Шина I2 C 336
Проект № 54: Внешнее ЭСППЗУ 338
Оборудование 338
Схема 339
Скетч 340
Результат 341
Проект № 55: Расширитель порта 342
Оборудование 342
Схема 343
Скетч 344
Шина SPI 345
Контакты 345
Реализация обмена данными по шине SPI 346
Передача данных SPI-устройству 347
Проект № 56: Цифровой реостат 347
Оборудование 348
Схема 348
Скетч 348
Забегая вперед 350

Глава 18. Часы реального времени

Подключение модуля RTC 352
Проект № 57: Установка и отображение даты и времени 352
Оборудование 352
Скетч 352
Принцип действия 355
Проект № 58: Простые цифровые часы 356
Оборудование 356
Скетч 357
Принцип действия и результаты 360
Проект № 59: Система хронометража с радиомаркерами 360
Оборудование 361
Скетч 362
Принцип действия 365
Забегая вперед 366

Глава 19. Интернет

Что потребуется 367
Проект № 60: Станция дистанционного мониторинга 369
Оборудование 369
Скетч 369
Поиск и устранение неисправностей 371
Принцип действия 372
Проект № 61: Arduino Tweeter 373
Оборудование 374
Скетч 374
Управление платой Arduino через Интернет 376
Проект № 62: Настройка дистанционного управления платой Arduino 376
Оборудование 377
Скетч 378
Дистанционное управление платой Arduino 379
Забегая вперед 380

Глава 20. Сети сотовой связи

Оборудование 382
Подготовка платы стабилизатора 383
Настройка и проверка оборудования 384
Изменение рабочей частоты 386
Проект № 63: Автоматический номеронабиратель 388
Оборудование 388
Схема 388
Скетч 389
Принцип действия 390
Проект № 64: Отправка текстовых сообщений 390
Скетч 391
Принцип действия 391
Проект № 65: Дистанционное управление устройствами посредством
коротких текстовых сообщений 392
Оборудование 393
Схема 393
Скетч 394
Принцип действия 396
Забегая вперед 396
От издательства 397

Скачатьpdf

Похожая литература