轻松掌握BBC micro:bit

micro:bit是由英国广播公司（BBC）推出的产品，本书则是引进英国畅销书版权，专门针对micro:bit学习的教程，帮助读者快速上手micro:bit开发。 

micro:bit 是BBC 推出的专为青少年编程教育设计的微型电脑开发板。本书详细介绍了micro:bit 微型电脑开发板，书中每一章侧重讲述micro:bit 的一个方面的内容。书中不但有理论知识，还有真实的开发项目。除*后一章外，每一章都有一个“进一步探索”板块，主要介绍如何将micro:bit 应用于开发项目，详细的文字说明配有相应的图解，让复杂的编程内容变得简单易懂、生动有趣。除*后一章外，每章结束时还有针对该章内容提出的问题，阅读完一章后，认真思考后面的问题，你的编程技术会越来越精湛。

Mike Tooley 曾任英国萨里郡布鲁克兰兹学院副院长及工程系主任，有近30 年面向工程师和技术员的教学经验，授课内容涉及电子学、电工原理、计算机及航空电子学。其现为咨询顾问和技术领域的自由作家，定居在萨塞克斯西部。Mike 是诸多适用于进修院校和高等院校的工程教科书的作者，同时也是《应用电子学日报》的长期投稿人，目前还是广受青睐的树莓派、Arduino 和BBC micro:bit 类教学丛书的作者。Mike 在微电脑领域的兴趣始于40 多年前，当时流行的还是诸如6800、6502 和Z80 的早期8 位处理器。他是个狂热的电子学爱好者，业余时间主要用于软件无线电（SDR）的实验。同时，他也是一个活跃的业余无线电爱好者，是英国和法国业余电台呼号的持有者。
王学昭：英语和西班牙语翻译，主要从事翻译及翻译项目管理，作品有《Linux创客实战》《Minecraft创客制作》等。刘端阳：莫比嗨客公司创始人兼CEO，国际资深创客。12岁入选中国科学技术大学少年班，获清华大学硕士学位、美国斯坦福大学博士学位。

目  录 

第1章　入门/1

1.1　何为BBC
micro:bit/2

1.2　实现连接/3

1.3　获取技术/4

1.4　板载传感器和转换器/5

1.5　边缘连接器/6

1.6　使用按钮来复制外部输入/9

1.7　状态LED 指示灯/9

1.8　电池组和电池座/10

1.9　最大负载/11

1.10　开发micro:bit
应用程序/12

1.11　Microsoft
Block Editor/12

1.12　Code
Kingdoms JavaScript/13

1.13　微软PXT/13

1.14　Microsoft
Touch Develop/13

1.15　MicroPython/14

1.16　使用哪一个/14

1.17　进一步探索——虚拟的micro:bit/14

1.18　问题/15

 

第2章　代码块介绍/17

2.1　代码块是什么/18

2.2　入门——简易按钮计数器/19

2.3　进一步探索——micro:bit
掷骰子程序/24

2.4　问题/26

 

第3章　使用LED 显示器/27

3.1　LED 显示器如何工作/28

3.2　单个LED 的寻址操作/29

3.3　显示图标和图像/31

3.4　控制显示亮度/34

3.5　进一步探索——micro:bit
的简易霜冻报警程序/35

3.6　问题/37

 

第4章　使用按钮/39

4.1　按钮有何作用/40

4.2　用micro:bit 计数/41

4.3　等待开始和停止/42

4.4　进一步探索——反应计时器/43

4.5　问题/44

 

第5章　循环/47

5.1　循环有何作用/48

5.2　forever 循环/48

5.3　while…do 循环/48

5.4　for…do 代码块/49

5.5　repeat…do
代码块/50

5.6　进一步探索——简易防盗报警装置/51

5.7　问题/54

 

第6章　决定/55

6.1　为什么人需要做决定/56

6.2　if…do 逻辑块/56

6.3　配置if…do 逻辑块/57

6.4　if…do
else 逻辑块/57

6.5　if…do
else if 逻辑块/59

6.6　测试布尔条件/59

6.7　进一步探索——micro:bit
方向探测器/61

6.8　问题/64

 

第7章　数字I/O /67

7.1　使用哪些引脚/68

7.2　连接按钮和开关/69

7.3　连接输出设备/70

7.4　输出驱动电路/70

7.5　为接口电路提供电源/73

7.6　数字I/O 的读取和写入/75

7.7　进一步探索——micro:bit
入侵报警/78

7.8　问题/80

 

第8章　模拟 I/O /81

8.1　什么是模拟信号/82

8.2　使用模拟读取/82

8.3　使用模拟写入/84

8.4　读取和写入模拟数据/86

8.5　确定输入和输出电压/87

8.6　进一步探索——micro:bit
的电池检测器/88

8.7　问题/91

 

第9章　温度传感/93

9.1　温度传感器/94

9.2　使用TMP34/35/36
传感器/94

9.3　TMP35 传感器与micro:bit 的连接/96

9.4　使用LM35 系列温度传感器/96

9.5　LM35 传感器与micro:bit 的连接/96

9.6　进一步探索——micro:bit
温度计和恒温器/97

9.7　问题/101

 

第10章　运动传感/103

10.1　被动红外运动感应/104

10.2　调整/105

10.3　触发选项/ 106

10.4　进一步探索——PIR 运动报警器/107

10.5　问题/110

 

第11章　更进一步探索/111

11.1　开始使用Mu/112

11.2　使用蓝牙无线功能/116

 

答案/121 

有用的网址/127

关于本书
微电脑和微控制器技术的应用已经渗透到人们日常生活的方方面面，诸如居家供暖、美食烹饪、汽车引擎操作和家用媒体控制等。
乍看之下，微控制器技术貌似极其复杂，但实际上它不同于其他科技产品，开发其功能所需资源少、费用低。除了需要一台台式电脑、笔记本电脑或平板电脑用于开发代码外，一个电烙铁、一个万用表和少量的电子元件即为全部所需。当然，除此之外，你还需要一些建议，为即将开始的入门尝试助一臂之力——这也正是本书目的之所在！
本书将提供必要的基础知识以引导读者自行开发代码，并将其应用在micro:bit 的嵌入感应器和转换器，以及各种LED 灯、按钮、开关、发声器、继电器、电动机等外部设备的连接操作中。书中每章都侧重讲述micro:bit 某一个方面的知识，同时每章结尾处都有一个实践项目，用于引领读者在自行创建和编写micro:bit 应用程序的进程中勇往直前。
本书专为初学者编写，读者不需要具备代码编写经验，同样也不需要具备电子工程学经验。诸多实践项目可实施无焊接组装，有些则不需要任何外部电路。
本书为院校教师和学生的理想用书。同样也适合那些“回炉再造”、自学以及需要快速进修补习的人。
本书共有11 章，每章都有一个特定主题。编码技术将会逐步引入，以控制块的形式进行介绍及表述。此外，除第11 章外，其他各章结尾都有自测题，其参考答案在本书最后。

关于作者
Mike Tooley 曾任英国萨里郡布鲁克兰兹学院副院长及工程系主任，有近30 年面向工程师和技术员的教学经验，授课内容涉及电子学、电工原理、计算机及航空电子学。其现为咨询顾问和技术领域的自由作家，定居在萨塞克斯西部。
Mike 是诸多适用于进修院校和高等院校的工程教科书的作者，同时也是《应用电子学日报》的长期投稿人，目前还是广受青睐的树莓派、Arduino 和BBC micro:bit 类教学丛书的作者。
Mike 在微电脑领域的兴趣始于40 多年前，当时流行的还是诸如6800、6502 和Z80 的早期8 位处理器。他是个狂热的电子学爱好者，业余时间主要用于软件无线电（SDR）的实验。同时，他也是一个活跃的业余无线电爱好者，是英国和法国业余电台呼号的持有者。

给老师及讲师的说明
本书不仅适合在中小学和继续教育学院接受正规课程教育的学生使用，也非常适合远程学习者作为教科书使用，还适合升入较高年级之前的学生作为操作手册使用。
虽然本书假定读者不具备相关知识，但仍需要其能够处理简单的公式并掌握一些基本电学概念，比如简单电路中电压、电流和电阻之间的关系。
书中“进一步探索”项目的设计旨在为学习者提供实际操作经验。这些项目应为开放性的，可进行改良或延伸从而适应学习者的需求，目的是给予学生精神食粮并且鼓励其依据主题找到自己的解决方案和诠释方法。每个项目都引入了编码和电子学领域的各种不同概念。例如，第7 章介绍了连接外部装置的一种方法——MOSFET 开关装置的使用方法，第8 章介绍了产生模拟电压的PWM 技术，第11 章介绍了Python 编程。
假设一位老师每周有1.5 小时的授课时间，完成本书内容（包括实践项目）的授课需要大约12 周的时间。请各位老师在制定教学方案时，务必确保符合相关机构教学大纲的要求。

关于安全问题的说明
当操作电子电路时，务必确保所有工作中的人的安全（自身安全及周边人的安全），因为即使micro:bit 在低电压下运行，接口电路仍可产生高得多的电压，故在操作电子电路时养成谨慎从事的习惯实乃明智之举。
很多电路表面看起来非常安全，但其中却可能危险重重。一些潜在的危险一般容易识别出来，因此让自己熟练掌握识别危险的能力是非常有必要的。
在存在电源或高压（例如50V 电压甚至更高）的电路中，开始工作前务必三思而行，认真执行一些简单的预防措施会避开触电危险。
肢体接触输电干线或高压电路可致命。电流通过身体最危险（如会直接导致心脏停止跳动）的路径是从一只手到另一只手，从手到脚的电流路径虽然也很危险，但是一定程度上低于两手之间的路径。
因此，在开始操作用电设备前，务必要关掉开关并且拔掉电源插头，断开设备与电源的连接。如果你需要在一台正在工作的设备上进行测量或调试，一个有效的预防措施是只用一只手进行测量或调试，而另一只手则远离可接触到任何金属的区域。

译者说明
MBH 群体翻译
群体智慧是汇集众人的意见进而转化为决策的一种过程，它是从许多个体的合作与竞争中涌现出来的。本书的翻译就是群体智慧的体现。
MBH 群体翻译（https://www.mbh.ai/translate）与凯文·凯利在《失控》一书中所描述的蜂巢思维有着异曲同工之妙。我们的译者来自全国各地，有学生、老师、校长，还有公司的职员、经理、创始人等。虽然大家社会身份不同，但团队分工明确，翻译、审校……我们各司其职。MBH 群体翻译打破传统翻译的束缚，让翻译工作不再单调无趣，译者的地理位置已经无关紧要，重要的是有共同兴趣、爱好的译者们在同一个虚拟世界中的即时交流。为了让大众可以更好地理解书中的内容，译者们全身心投入到翻译工作当中，通
过不断地研究、琢磨，让文字更适合受众的思维。
在此列出参与本书翻译的译者（按译者姓氏笔画排序），愿每个读者都有一个美好的阅读之旅。
丁炜杰　王　帆　王学昭　曲　岩　吕雨佳　吕俊辰　任　雪　伦艳蕾
刘端阳　齐　卉　宋卓奇　尚智豪　唐雅雯　曹　瑛　紫佳佳

我们将micro:bit这一国外的主流教育编程产品引入中国，希望它可以帮助更多的中国青少年从小接触编程教育。要知道，与世界的接轨不应只关注经济，更重要的是关注青少年教育。让孩子们更早地接触主流编程课程，会更好地帮助他们赢在起跑线。本系列图书作为专业的实用性教程能让孩子快速学习编程，爱上编程。
—— BBC micro:bit亚洲区负责人 Waris Candra

micro:bit作为一款硬件高度集成化、尺寸小巧、携带方便的微型控制器，非常适合中小学生在STEAM教育的课程中使用，通过图形化和代码结合的编程方式可以制作出机器人、可穿戴设备、电子互动游戏、物联网设备等。本系列图书从基础示例操作到综合应用，由浅入深，环环相扣，希望能给广大师生带来帮助，促使这股“编程”浪潮席卷中国！
——奥松机器人创始人，“机器人爸爸” 于欣龙

全世界都在大力倡导编程教育，由英国BBC推出的micro:bit正是当下主流的编程硬件。本系列图书通过丰富且典型的案例对创造性的硬件制作和软件编程进行了详细介绍，操作性极强，让教师知道该怎么教，让学生知道该如何学，让初学者轻松克服使用障碍，炫酷玩转micro:bit，体验编程乐趣！
——贝乐菲科机器人CEO 程明

作为与信息技术启蒙教育相关的配套硬件，micro:bit让孩子们“学而时习之，不亦说乎”。让孩子快速上手并见到成果，是激发和维持孩子兴趣的不二法门，“micro:bit轻松学系列”图书正是引导孩子学习编程及DIY智能硬件、融入人工智能时代的重要工具。
——广州灵聚信息科技有限公司创始人，中国人工智能产业创新联盟理事 张胜

嵌入式系统的应用广泛存在于现代生活之中，“micro:bit轻松学系列”图书详细介绍了通用嵌入式硬件micro:bit开发的相关知识，并且提供了相应的开发实例，极大提高了读者的学习效率。本系列图书非常适合有志于学习嵌入式系统的初学者进行学习和实践。
——机器人领域资深从业者，EVENTEC创始人、CEO  黄山

“micro:bit轻松学系列”图书适合任何年龄的零基础初学者！带你的孩子走进神奇的计算机编程与开源硬件世界吧！
 ——CellRobot 创始人，2017年被福布斯评为亚洲30位30岁以下商业精英 杨健勃