Arduino程序設計與應用——基於Wokwi的虛擬仿真
劉安東、竺功財、倪洪傑
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商品描述
"本書是一本將Arduino虛擬仿真介紹、C與C++程序設計和基於Arduino的多傳感器實驗案例分析結合在一起的教材。考慮到Arduino實際使用的普及性，本書以Arduino虛擬仿真為主線，圍繞“低成本”“經典仿真案例分析”“仿真實驗自主設計”展開。主要介紹Arduino工程建立、C與C++程序設計以及仿真案例分析，將其作為教材的基礎；在此基礎上，使用虛擬平臺中多種傳感器自主設計相關實驗案例，如定時中斷交通燈、步進電機外部中斷串口通信控制、超聲波智能避障小車及智能紅外遙控小車等；Arduino的I/O口基本驅動、中斷、定時器以及串口通信的基本應用為貫穿本書的主線；將Arduino中實際使用的C與C++編程技巧，通信協議解析以及仿真元器件控制邏輯等作為本書的重點，使學生掌握Arduino關鍵技術要點和應用方法。 本書可作為高等院校“Arduino程序設計與應用”課程的通用教材，也可作為電子信息和自動化類專業學生的“C與C++語言程序設計”或“Arduino程序設計與應用”課程的教材。 "
作者簡介
"劉安東，浙江工業大學信息工程學院副教授，博士生導師。主要研究方向為網絡化運動控制、機器人控制和機器視覺。主持國家自然科學基金2項、省傑出青年基金1項、省基金一般項目1項，以及市廳級和企業委托等項目10項。在國內外期刊和會議上發表學術論文80余篇，SCI期刊論文54篇，其中在**期刊Automatica和IEEE匯刊上發表30篇，授權發明專利30余項。先後入選香江學者計劃、浙江省科協育才工程計劃；曾獲中國自動化學會優秀博士學位論文提名獎，作為主要完成人獲浙江省技術發明二等獎1項、中國自動化學會技術發明二等獎1項和中國自動化學會科技進步二等獎1項。指導本科生獲中國機器人競賽全國一等獎10項、二等獎7項、三等獎4項；指導研究生獲中國研究生電子設計競賽華東賽區二等獎4項。"
目錄大綱
目錄Contents
第1章初識Wokwi1
1.1什麼是Wokwi1
1.1.1編輯組件4
1.1.2編輯連線4
1.1.3鍵盤快捷鍵說明5
1.1.4編輯器鍵盤快捷鍵6
1.2為什麼使用Wokwi作為開發平臺8
1.3認識Wokwi仿真平臺各類Arduino主控芯片8
1.3.1Arduino UNO芯片介紹8
1.3.2Arduino MEGA芯片介紹12
1.3.3小型化的Arduino Nano14
1.4認識Wokwi仿真平臺各類元器件15
1.4.1基本元器件15
1.4.2顯示元器件18
1.4.3輸入元器件26
1.4.4傳感元器件30
1.4.5輸出元器件39
1.5認識Wokwi工程文件的創建、導入及運行43
1.5.1單個工程文件的創建43
1.5.2單個工程文件的導入與運行45
1.6認識仿真運行調試界面46
1.7Wokwi的Hello World48
第2章編程語言基礎51
2.1Arduino語言以及程序結構51
2.1.1Arduino語言51
2.1.2Arduino程序結構512.2C/C++語言基礎53
2.2.1主要數據類型54
2.2.2運算符56
2.2.3表達式57
2.2.4數組58
2.2.5字符串59
2.2.6註釋59
2.2.7用流程圖表示程序60
2.2.8順序結構60
2.2.9選擇結構60
2.2.10循環結構60
第3章使用和編寫類庫62
3.1C++相關知識點擴展62
3.2編寫並使用函數65
3.3使用基於Arduino案例開發66
3.3.1編寫頭文件66
3.3.2文件包含71
3.3.3編寫cpp文件71
3.3.4建立示例程序79
3.4Wokwi的文件導入與配置83
第4章基於Wokwi的傳感器簡單應用84
4.1光電阻傳感器模塊84
4.1.1應用背景84
4.1.2軟硬件使用介紹84
4.1.3仿真測試85
4.2被動紅外傳感器85
4.2.1應用背景85
4.2.2軟硬件使用介紹86
4.2.3仿真測試86
4.3MPU60506軸加速和陀螺儀傳感器87
4.3.1應用背景87
4.3.2軟硬件使用介紹87
4.3.3仿真測試88
4.4旋轉編碼器模塊89
4.4.1應用背景89
4.4.2軟硬件使用介紹89
4.4.3仿真測試90
4.5DHT22數字濕度和溫度傳感器91
4.5.1應用背景91
4.5.2軟硬件使用介紹91
4.5.3仿真測試92
4.6模擬溫度傳感器93
4.6.1應用背景93
4.6.2軟硬件使用介紹93
4.6.3仿真測試94
4.7HCSR04超聲波距離傳感器95
4.7.1應用背景95
4.7.2軟硬件使用介紹95
4.7.3仿真測試96
第5章基於Wokwi的Arduino與外設的通信應用98
5.1串口通信98
5.1.1Arduino與計算機通信的相關配置99
5.1.2Arduino串口通信函數99
5.1.3串口通信案例101
5.2I2C總線通信102
5.2.1I2C總線通信的主要特點102
5.2.2I2C主機、從機和引腳103
5.2.3Wire類庫成員函數103
5.2.4I2C連接方法105
5.2.5I2C總線通信案例106
5.3SPI總線通信108
5.3.1SPI類庫成員函數109
5.3.2SPI總線通信案例112
第6章基於Wokwi的Arduino仿真實驗設計115
6.1基於定時中斷的交通燈115
6.1.1案例描述115
6.1.2硬件需求115
6.1.3軟件需求116
6.1.4程序流程圖分析118
6.1.5實現步驟119
6.1.6測試和調試119
6.1.7優化和擴展121
6.2PWM與時間控制函數的應用121
6.2.1PWM121
6.2.2延時函數122
6.2.3PMW定時控制電機運動122
6.2.4基於舵機控制的電子保險箱122
6.3按鍵與LED記憶小遊戲131
6.3.1案例描述131
6.3.2硬件需求131
6.3.3軟件需求132
6.3.4程序流程圖分析135
6.3.5實現步驟136
6.3.6測試和調試136
6.3.7優化和擴展137
6.4串口控制RGB調光138
6.4.1案例描述138
6.4.2硬件需求138
6.4.3軟件需求139
6.4.4程序流程圖分析140
6.4.5實現步驟140
6.4.6測試和調試141
6.4.7優化和擴展143
6.5外部中斷觸發光感傳感器點燈143
6.5.1案例描述143
6.5.2硬件需求143
6.5.3軟件需求144
6.5.4程序流程圖分析145
6.5.5實現步驟145
6.5.6測試和調試146
6.5.7優化和擴展147
6.6步進電機外部中斷串口通信控制147
6.6.1案例描述147
6.6.2硬件需求147
6.6.3軟件需求148
6.6.4程序流程圖分析152
6.6.5實現步驟153
6.6.6測試和調試154
6.6.7優化和擴展156
6.7超聲波智能避障小車156
6.7.1案例描述156
6.7.2硬件需求156
6.7.3軟件需求157
6.7.4程序流程圖分析162
6.7.5實現步驟163
6.7.6測試和調試163
6.7.7優化和擴展166
6.8智能紅外遙控小車166
6.8.1案例描述166
6.8.2硬件需求166
6.8.3軟件需求167
6.8.4程序流程圖分析170
6.8.5實現步驟171
6.8.6測試和調試171
6.8.7優化和擴展172
參考文獻174
