Радиотехнический сайт RADIOTRACT

Информация\Микроконтроллеры\Arduino\Изучаем Arduino. 65 проектов своими руками

Изучаем Arduino. 65 проектов своими руками (Arduino Workshop: A Hands-On Introduction with 65 Projects).

Ориг.название: Arduino Workshop: A Hands-On Introduction with 65 Projects
Автор: Джон Бокселл
Формат издания: 170x240 мм (средний формат)
Количество страниц: 400
Год выпуска: 2017
ISBN: 978-5-496-02421-1
Язык издания: русский

Издательство: Питер.
Мягкая обложка, 400 стр.
ISBN 978-5-496-02421-1

Найти в магазинах со скидкой

Содержание

Благодарности............................................ 20
Глава 1. Введение......................................... 21
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................... 39
Плата Arduino................................................. 39
Обзор среды разработки......................................... 45
Область управления............................................ 45
Область ввода текста........................................... 46
Область вывода сообщений...................................... 46
Создание первого скетча в IDE..................................... 47
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...................................... 53
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............................... 75
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
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......................................... 118
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................... 134
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................. 173
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............................... 188
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............................ 216
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............................... 223
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........................... 234
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..................... 253
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.................................... 287
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............... 300
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... 314
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....................... 323
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................................... 336
Шина I2C.................................................... 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.......................... 351
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....................................... 367
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............................... 381
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