Arduino从基础到实践（第2版）

1.国外流行的全面、完善的开源硬件图书，引进国内后第1版出版5年仍畅销不衰。

2.属于一书在手通晓所有的完全手册。从零基础开始，讲解详细到位。

3.书中50个案例全部附有源代码，方便读者学习与练习。

 

采用Arduino进行电子制作越来越流行，在网络上可以找到很多用Arduino制作机器人、媒体互动产品、电子创意项目的案例。本书用50个项目来介绍Arduino的应用，从基础的输入输出项目逐渐进入较高级的话题，比如Arduino与互联网的连接等。每一个项目都由完整的硬件方案和软件程序组成，读者无须再翻阅其他书籍即可完成本书中的各种电子制作项目。本书为第2版，在第1版的基础上更新了大量内容，增加了一些更为实用和有趣的项目。本书对读者的基础知识要求非常低，非常适合学生进行课外电子制作项目使用，同时本书也介绍了一些相当有难度和实用性很强的项目，对于有一定基础的电子爱好者也有很好的参考价值。

　　Michael McRoberts，2008年在天体摄影的小项目中制作云探测器，寻找将温度传感器连接到PC的方法时发现了Arduino。经过研究，发现Arduino是解决这个问题的理想选择。后很快成功地制作出了云探测器，而且价格便宜。米歇尔对Arduino的兴趣由此开始。自那以后，他采用Arduino完成了大量的工程项目。他同时在网上发现了被称为“地球之光电子”（Earthshine Electronics）的Arduino入门套件及组件。他采用Arduino制作的下一个项目是在UKHAS 和CUSF的搭档们的帮助下，将一个高海拔气球送到边缘空间进行拍照和录像。他做这个项目仅仅是为了好玩。

当米歇尔还是一个孩子的时候，就对电子产生了浓厚的兴趣。那时，无线电器材公司还在利用一百合一电子套件制作圣诞礼物单。在他青少年时，得到一台辛克莱81计算机，开始对编程感兴趣。从那以后，他再也离不开计算机。近，他又成为了Mac平台的粉丝。

他是伦敦黑客联盟（London Hackspace）和奥尔平顿天文协会的会员，他还经常为Arduino论坛写一些东西。他还喜欢以“Arduino爱好者”（TheArduinoGuy）为网名，潜伏在Arduino、高海拔探测项目和伦敦黑客联盟（一个位于伦敦的非盈利性的技术人员分享工具和知识的社区）等论坛上，或在Twitter上与网民闲聊。闲暇之余，他也喜欢研究天文学、天体摄像，以及骑摩托车兜风和航海。

第1 章 引言 ……………………………………………………………………………… 1
如何使用本书 …………………………………………………………………………………………………………. 2
你需要的东西 …………………………………………………………………………………………………………. 2
Arduino 到底是什么 ………………………………………………………………………………………………… 3
搭建你的Arduino 环境 ……………………………………………………………………………………………. 6
加载个程序 ……………………………………………………………………………………………………. 13
Arduino IDE ………………………………………………………………………………………………………….. 14
总结 …………………………………………………………………………………………………………………….. 21
第2 章 让我们开始吧 ……………………………………………………………… 22
项目1—LED 闪灯器 …………………………………………………………………………………………….. 22
需要的元件 ………………………………………………………………………………………………………………………. 23
把元件连接起来 ……………………………………………………………………………………………………………….. 23
输入代码 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 24
项目1—LED 闪灯器—代码回顾 ……………………………………………………………………………………….. 24
项目1—LED 闪灯器—硬件回顾 ……………………………………………………………………………………….. 29
项目2—S.O.S 莫尔斯码信号源 ……………………………………………………………………………… 33
输入代码 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 34
项目2—S.O.S 莫尔斯码信号源—代码回顾 ………………………………………………………………………… 35
项目3—交通信号灯 ……………………………………………………………………………………………… 37
需要的元件 ………………………………………………………………………………………………………………………. 38
把元件连接起来 ……………………………………………………………………………………………………………….. 38
输入代码 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 39
项目4—互动交通灯 ……………………………………………………………………………………………… 40
需要的元件 ………………………………………………………………………………………………………………………. 41
把元件连接起来 ……………………………………………………………………………………………………………….. 42
输入代码 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 42
项目4—互动交通灯—代码回顾 ………………………………………………………………………………………… 44
项目4—互动交通灯—硬件回顾 ………………………………………………………………………………………… 49
逻辑状态 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 49
下拉电阻 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 49
上拉电阻 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 50
Arduino 的内部上拉电阻 ……………………………………………………………………………………………………. 52
小结 …………………………………………………………………………………………………………………….. 52
第3 章 LED 效果 ……………………………………………………………………..54
项目5—LED 跑马灯效果 ……………………………………………………………………………………… 54
需要的元件 ………………………………………………………………………………………………………………………. 54
把元件连接起来 ……………………………………………………………………………………………………………….. 54
输入代码 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 55
项目5—LED 跑马灯效果—代码回顾 …………………………………………………………………………………. 56
项目6—互动LED 跑马灯效果 ……………………………………………………………………………… 58
需要的元件 ………………………………………………………………………………………………………………………. 58
把元件连接起来 ……………………………………………………………………………………………………………….. 58
输入代码 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 59
项目6—互动LED 跑马灯效果—代码回顾 …………………………………………………………………………. 60
项目6—互动LED 跑马灯效果—硬件回顾 …………………………………………………………………………. 60
项目7—闪烁灯 …………………………………………………………………………………………………….. 62
需要的元件 ………………………………………………………………………………………………………………………. 62
把元件连接起来 ……………………………………………………………………………………………………………….. 62
输入代码 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 62
项目7—闪烁灯—代码回顾 ……………………………………………………………………………………………….. 63
项目8—RGB 彩灯 ………………………………………………………………………………………………… 64
需要的元件 ………………………………………………………………………………………………………………………. 65
把元件连接起来 ……………………………………………………………………………………………………………….. 65
输入代码 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 65
项目8—RGB 彩灯—代码回顾 …………………………………………………………………………………………… 67
项目9—LED 火焰效果 …………………………………………………………………………………………. 71
需要的元件 ………………………………………………

序
言 一

我和郎咸蒙老师结识有一年多时间了，每次与他交流，或者阅读到他的微信公众号文章，我都能感受到工作带给他的无穷的力量和快乐。我相信，对于一位信息技术创客爱好者而言，不断探索未知，不断体验成功，不断勇于尝试，是其他任何事情都无法比拟的。

创客教育以其“分享、开源、协作、创新”等魅力越来越受到重视，作为创客教育内容的主要载体之一，Arduino逐步走进中小学课堂是必然趋势。Arduino相对低廉的价格和较高的性价比符合现阶段创客发展的需求，有一本适合零基础入门的操作手册，更是每一位教授者与学习者迫切需要的。

这本书是几位信息技术创客同仁共同翻译出版的，他们的执着和对开源硬件新技术的研究热情感染着我，希望更多的优秀教师参与到信息技术创客的研究和普及中，希望更多的孩子在其中找到学习信息技术的乐趣。

 

山东省教育科学研究院

山东省创客教育联盟

赵亮

 

 

 

序
言 二

我不太懂技术，我的技术一直以来都落后于那些特别擅长技术的老师大概两三年，比如我至今不太会用超声波传感器。当然，你也可以理解成我是一个想把问题讲清楚的人，意思是说，对于一个东西，我如果不能从尽可能接近基本原理的层面给学生讲清楚，就一般不会将其放在我日常的教学中，这可能和我自己有物理学背景有关吧。但是我还是认为自己是一个学东西很慢的人，连我老婆都说，怎么天天都看到你在研究差不多的东西啊。是啊，我就是一个只研究成熟技术而非前沿技术的人，所以当收到这本以众包的形式翻译的Arduino教材的时候，我发现自己仍然有很多案例不会，很多程序看不懂，但是这并不影响我怀着非常崇敬的心情看待曾经向我展示创客技术和创客精神的创客们，因为，没有他们就没有创客教育。

我接触的早的创客是北京创客空间的肖文鹏老师，他的基于Arduino平台的可编程套件FlamingoEDA几乎和DFrobot、Seeed Studio同时起步，但是一直不如后两者知道的人多。在宣武门附近一个叫“富豪写字楼”的不太高的三层小楼里，有一个不到20平方米的小房间，那就是北京创客空间早的办公地点。我带着孩子们在那里看到了肖文鹏老师，他似乎在修理一些东西，桌子上摆着各种各样的半成品，两侧是一系列铁架子，用那种常常在小杂货铺中能够看到的有很多孔的角铁搭成的铁架子，铁架子上摆着几台用激光切割机切割的木板组装的3D打印机，也摆着一些示波器一类的仪器。当时创客空间的其他会员在我看来要洋气一些，“高冷”一些，所以看起来温文尔雅的肖老师就成了我和这些六年级的同学们主要的套磁对象。肖老师给我们介绍了一个项目：把古老的打字机时代的键盘，改装成能够把英文字母输入现代计算机的一个机械键盘。这看起来既古老又神奇。肖老师介绍我去创客嘉年华，2012年的北京创客嘉年华到现在为止都是我难忘的创客嘉年华，那一年有很多外国人的项目，有果冻钢琴，有87 Hacking Toy（玩具改装）的焊接工作坊，有扎染的工作坊，还有无数至今难以超越的互动媒体作品。肖文鹏一直在清华大学美术学院设计专业教互动媒体，他和很多设计系的学生合作，那些学生很多在读大学之前没有接触过程序，数学和电子基础也不太好，但是肖老师总是很耐心地帮助他们，被称为“Arduino医生”，帮助学生解决各种各样的故障。之后肖老师就离开北京创客空间了，我甚至常常觉得肖文鹏之于北京创客空间就像乔布斯之于苹果公司一样，他总有一天会回来的，带我们走得更远、更美好。

另一位创客是Seeed Studio的创始人潘昊在2015年深圳Maker Faire上请来的一位资深创客——咖啡罐子机器人的设计者Judy。Judy是Arduino官方教材作者Micheal的女朋友，一位艺术家，她告诉我这代表勇气、智慧和生命的守护。她是一个职业创客，没有什么全职的工作，平时的主要收入来自她在世界各地的讲学和工作坊，以及帮助一些艺术和设计专业的学生完成毕业设计。在她的眼中，每一个创客作品都是有生命的，比如一个一瘸一拐的机器人，她给它起的名字是查理?卓别林，还给这个机器人带上了卓别林式的帽子。Judy教会了我后来设计的家庭创客空间孵化课程的各种基本技能，比如如何用莫尔斯管来控制几个马达，我的工作就是将一个完整的结果拆成几个连续的部分。我问Judy，我能不能改装一下您的课程去设计一个新的课程，Judy告诉我：“当然了，我很高兴你能这么做。”受潘昊的委托，我安排了Micheal和Judy在中国的首场巡回工作坊，借用了清华创客空间的地方，十几个老师做了两天，各种各样的利用废旧物品制成的机器人就出来了，确实很值得点赞，很多成年人在一起玩得开心。当时由于经费的限制，老师们不能把在工作坊制作的机器人带回家，我至今仍记得Judy伤感的表情，因此我的所有工作坊，都尽可能让参与者带走作品，让快乐因分享而加倍。我终于懂得，为什么潘昊在向我介绍这两位来自美国的朋友时，说他们是他心中的“True Maker”——真正的创客。

创客运动是一项旨在变革人们生活方式的社会运动，有些人走得太靠前，有的人走得太快，有些人太理想主义，有些人太关注个人兴趣，有些人生活压力太大……可能很多真正的创客并没有取得通常意义上的成功，但是我发自内心地感谢他们，他们教会了我原汁原味的创客精神，他们传递给了我一种理想信念和生活方式，他们告诉我有一种简单的选择，用自己的爱好、兴趣和对这个世界的本真的善来感染更多的人，帮助更多的人，让这个世界变得更加美好。这里有一个真实的例子——2011年，当Makeblock的创始人王建军刚刚设计出产品原型，缺少资金请代工厂制作出来的时候，肖文鹏老师拿出了10万元资助了建军的这个项目，我至今都不知道这10万元的投资占了多少股份这种比较“俗”的东西，我只知道肖老师当时并不宽裕，也没打算真的期许什么，而只是出于对一个充满希望的年轻人的想法的支持。2017年Makeblock融资两亿元，成为创客教育领域估值的企业，产品在全世界都卖得很好，成为了真正的“华人之光”。我想这就是我一直信仰的一种理念——“好人有好报，好人要团结起来”的一种实现。于是，我期待着通过创客教育让更多的教会我创客精神的创客们离他们的理想更近一些，而且，这一切已经并不遥远了，因为他们一直在有意无意地指引着我们的方向。因此，再一次谢谢他们！也期望广大读者能够读出这本书背后的人和故事。

 

北京景山学校

吴俊杰

 

 

序
言 三

Arduino自2005年问世至今，之所以被广泛应用，不仅是因为其开源，更重要的是很多创客本着开源的精神在社区论坛上免费发布自己的创作设计，让更多人参与其中，不断优化升级，从而创作出更好的创意作品。近两年Arduino正式进入中国后，国内的创客们可以在官方授权的代理商那里，不受地域限制时间购买到Arduino的各种全新产品。产品的国产化促使价格降低，性价比从而大大提高，给广大中国创客带来了更多合适的选择。

本人作为Arduino教学培训开发与推广的倡导者，见证着其在开源硬件领域蓬勃发展的整个过程。《Arduino从基础到实践》作为早一批进入中国的Arduino类译著图书，深受广大读者的喜爱！本人很高兴看到电子工业出版社能够再次引进《Beginning Arduino》第2版，相信本书的出版一定会给广大电子爱好者带来莫大的帮助。

全书采用“软硬结合，实践先行”的写作风格，由浅入深、图文并茂地展开教学，列举多种传感器、电机驱动、机器人制作等实战案例，内容丰富广泛成为全书亮点，实用性较强。本人先于广大读者阅读全书内容，本书各章节内容明确，重点突出，可作为学校开展STEAM创新教育的教材。假如你是一个初学者，请记住在学习开始之前一定要准备好硬件，全书实验较多，建议从头开始整章阅读，以方便实践；你如果在Arduino编程方面有一定基础，也可以直接选择实战项目开始学习，相信本书丰富的项目会让你受益匪浅。

Arduino的学习过程是分享快乐和面对挑战克服困难的过程。为了方便读者之间的学习和交流，大家可以在创客社区www.makerspace.cn的论坛板块Arduino专区发帖讨论。如果读者在阅读过程中发现任何问题希望找到译者共同探讨，可以加入“爱玩Arduino”QQ群：218767405。也可以登录SuperMaker创客教育网（www.supermaker.tv）观看更多Arduino相关教学演示视频案例，通过扫描下方二维码，就可以快速进入学习。

希望这本从基础实践出发，全方位解读Arduino的实战应用宝典，能够成为你日后打开科技圣殿大门的金钥匙。

 

奥松机器人创始人，资深创客

于欣龙