Arduino Playground

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出版者:No Starch Press
作者:Warren Andrews
出品人:
页数:350
译者:
出版时间:2016-6-30
价格:USD 29.95
装帧:Paperback
isbn号码:9781593277444
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机
  • Programming
  • Arduino
  • Arduino
  • 电子制作
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具体描述

潜入电子世界的无限可能:一部关于现代电子制作与创新的指南 书名:[请在此处填入您的图书名称,例如:数字时代的电路魔法] 这是一部专为渴望深入理解和掌握现代电子制作精髓的实践者而精心编写的权威指南。它不仅仅是一本理论教材,更是一扇通往物理世界与数字逻辑无缝对接的门户。本书致力于揭示构建智能设备、自动化系统乃至复杂互动装置背后的核心原理与实用技巧,确保读者能够从零开始,构建出真正具有功能性和创新性的作品。 本书的叙事结构围绕着“从构想到实现”这一核心流程展开,旨在系统性地培养读者在电子工程领域的分析、设计和调试能力。我们深知,真正的学习发生在动手实践之中,因此,全书的每一个章节都紧密结合实际案例和可操作的项目,确保读者能够即时验证所学知识的有效性。 第一部分:构建数字思维的基础框架 本部分着重于为读者搭建坚实的数字电子学和微控制器系统理论基础,这些是任何现代电子项目的基石。我们摒弃了晦涩难懂的数学推导,转而采用直观的类比和可视化的方式来阐述复杂的概念。 核心内容涵盖: 1. 二进制与逻辑门原理的实践应用: 我们将详细解析布尔代数如何转化为现实中的电路行为。重点不在于记住真值表,而在于理解如何利用基础逻辑门(与、或、非、异或)来构建更复杂的决策电路,例如多路选择器和译码器。通过搭建一个简单的四位加法器模型,读者将直观地看到逻辑组合如何实现算术运算。 2. 传感器的语言: 电子设备与物理世界的交互,依赖于准确地“倾听”环境。本章深入探讨了各类主流传感器的工作原理及其在数字系统中的接口规范。这包括电阻式、电容式和光学传感器的物理效应,以及如何正确地进行信号调理——放大、滤波和数字化(ADC/DAC转换)。特别地,我们将介绍如何精确校准敏感元件,以应对温度漂移和噪声干扰。 3. 数字控制器的核心架构: 我们将剖析现代嵌入式系统的基本组成,包括中央处理单元(CPU)的寻址方式、存储器的类型(RAM与Flash的区别和用途),以及中断处理机制。理解这些底层结构,是优化代码执行效率和确保系统稳定性的关键。我们会详细比较不同架构(例如,基于冯·诺依曼与哈佛架构的微控制器在实时性上的差异)。 第二部分:编程与硬件的交织艺术 在掌握了基础硬件知识后,本部分将侧重于如何使用高级编程语言和特定工具链,将设计蓝图转化为可执行的指令序列。我们强调的不是单纯的语法学习,而是如何利用编程范式来高效地管理硬件资源。 关键章节聚焦于: 1. 面向硬件的编程范式: 深入探讨结构化编程在嵌入式环境中的重要性。如何使用状态机(State Machines)来管理复杂的多任务流程,避免竞态条件和死锁。我们提供了一套清晰的流程图绘制方法,用于设计和可视化复杂的交互逻辑。 2. 高效的通信协议栈: 现代项目很少是孤立的。本章详尽解析了系统间通信的“方言”。从低速的串行通信(UART)到同步的并行总线(SPI),再到多主设备共享总线(I2C),每一个协议的底层时序图都将被细致剖析。此外,本书还为进阶读者提供了关于网络化嵌入式系统(如TCP/IP基础知识和轻量级消息队列协议)的入门指导。 3. 驱动与接口的艺术: 学习如何“唤醒”外部设备。本部分详细讲解了如何编写高效的驱动程序来控制直流电机、步进电机和伺服机构。我们将侧重于脉冲宽度调制(PWM)在电机速度控制和电源调节中的精确应用,以及如何使用编码器进行闭环反馈控制,实现高精度的位置伺服。 第三部分:高级项目构建与系统集成 本部分是实践的集大成者,指导读者将前两部分学到的知识融会贯通,构建出具有实际应用价值的复杂系统。 本书将通过以下大型案例,演示系统工程的完整生命周期: 1. 数据采集与可视化系统: 构建一个能够连续监测多个环境参数(如温度、湿度、光照强度)的专业级数据记录仪。重点在于如何设计低功耗的休眠与唤醒机制,以及如何使用集成电路(IC)来高效地存储和压缩历史数据。 2. 人机交互界面设计: 探讨如何设计直观且响应迅速的用户界面。这包括字符型液晶显示屏(LCD)的内存映射、图形用户界面(GUI)库的选用与优化,以及如何通过电容式触摸输入来替代传统机械按键,提升产品的现代感和可靠性。 3. 电磁兼容性(EMC)与可靠性工程入门: 优秀的电子产品不仅要能工作,更要在各种环境下稳定运行。本章将介绍设计布局时需要遵循的PCB布线原则,例如地平面设计、电源去耦电容的选取和布局,以及如何通过屏蔽和滤波来最小化噪声对敏感信号的影响。这不是理论说教,而是基于实际故障案例的经验总结。 4. 固件更新与远程维护: 探讨如何设计一个可远程升级的系统。我们将演示如何在设备中预留必要的存储空间和引导加载程序(Bootloader),确保即使在部署后,设备的功能也能通过软件迭代得到增强和修复,从而延长产品生命周期。 本书的最终目标是培养读者独立解决问题的能力。我们提供的不是固定的“食谱”,而是一套完整的“工具箱”和“思维模式”。通过本书的深入学习,任何对电子制作抱有热情的学习者,都将能够自信地将脑海中那些激动人心的创意,转化为触手可及的、稳定运行的智能实体。

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目录信息

读后感

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用户评价

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《Arduino Playground》这本书不仅仅是关于Arduino编程和硬件连接的教程,它更是一种“创造的哲学”。书中渗透着一种鼓励创新和实践的精神。作者在许多项目的结尾,都会鼓励读者进行个性化的改造,比如“你可以尝试添加一个按钮来控制LED的闪烁模式”、“你也可以尝试用一个摇杆来控制小车的方向”。 这些鼓励,让我明白Arduino不仅仅是按照预设的程序运行,更是一个可以根据自己的想法去定制和优化的平台。这种“解放思想”的引导,极大地激发了我对电子制作的热情。我开始尝试将不同的传感器和模块组合起来,创造出属于我自己的独特项目,比如一个可以根据音乐节奏闪烁的LED灯带,或者一个可以通过手机APP控制的智能灯。

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《Arduino Playground》这本书,我真的迫不及待地想要分享我的阅读体验了!在接触Arduino之前,我一直对电子制作和编程有着浓厚的兴趣,但总觉得无从下手。市面上有很多关于Arduino的入门书籍,但有些过于理论化,让我望而却步;有些则过于零散,像是一堆电子元件的堆砌,缺乏系统性的指导。《Arduino Playground》彻底改变了我的看法。它就像一个循循善诱的导师,一步一步地引领我走进Arduino的奇妙世界。 首先,这本书的结构设计非常人性化。它不像其他书籍那样,上来就抛出一堆复杂的电路图和代码,而是从最基础的概念讲起,比如什么是单片机、Arduino开发板的组成部分、以及如何搭建一个基本的开发环境。作者用非常通俗易懂的语言解释了这些概念,甚至还配上了生动的插图,让我这个电子小白也能轻松理解。尤其让我印象深刻的是,在介绍第一个项目——“闪烁的LED”时,书中不仅给出了清晰的硬件连接图,还详细解析了代码的每一行,解释了为什么这样写,这样做的目的是什么。这种“知其然,更知其所以然”的教学方式,让我不仅仅是学会了“照猫画虎”,而是真正理解了Arduino的工作原理。

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这本书的排版和设计也为我的阅读体验加分不少。清晰的章节划分,醒目的标题,以及高质量的插图和电路图,都让阅读过程更加流畅。每一页的内容密度都恰到好处,不会让人感到信息过载。 我特别喜欢书中在讲解复杂电路时,使用的“分步构建”的方式。它会先展示一个最简单的电路,然后一步一步地添加新的组件,并解释每个组件的作用,以及它是如何与现有电路协同工作的。这种“由简入繁”的讲解方式,让我能够清晰地看到整个电路是如何形成的,也更容易理解每个组件在整个系统中的角色。

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总而言之,《Arduino Playground》这本书是任何想要入门Arduino,或者想要进一步提升Arduino技能的人的绝佳选择。它不仅仅是一本技术书籍,更是一本能够激发你创造力、培养你解决问题能力的“宝典”。从最基础的概念到复杂项目的实现,从代码编写到硬件调试,书中都提供了详尽且易于理解的指导。它让我从一个对电子世界充满好奇却又不知所措的门外汉,变成了一个能够自信地动手实践、创造属于自己科技作品的爱好者。我强烈推荐这本书给所有对Arduino感兴趣的朋友!

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我还要强调一下《Arduino Playground》在“疑难解答”方面的出色表现。在学习过程中,难免会遇到一些书中没有直接提及的细节问题,或者因为版本差异导致一些小小的兼容性问题。这本书在这方面提供了非常实用的指导。 比如,在书中提到使用某个特定的库文件时,我发现我的Arduino IDE无法找到它。这时,我翻阅到书中关于“库文件管理”的章节,书中不仅解释了如何安装新的库文件,还提供了查找和解决库文件路径问题的技巧。通过书中提供的方法,我很快就解决了这个问题。这种“授人以渔”式的解答,让我能够独立解决未来可能遇到的更多问题,而不是仅仅依赖于书中现成的答案。

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《Arduino Playground》这本书的语言风格也是我非常欣赏的一点。作者在撰写时,并没有使用过于生涩的专业术语,而是用一种非常轻松、幽默的语调来讲述。仿佛是一位经验丰富的朋友,在耐心地教你如何玩转Arduino。这种亲切的风格,让我在阅读过程中感到非常愉快,也更容易投入到学习中。 举个例子,在解释“PWM”这个概念时,书中并没有直接抛出“脉冲宽度调制”的定义,而是用“给LED调光的例子”,形象地说明了PWM是如何通过快速开关LED,实现亮度变化的。这种“举一反三”的解释方式,让抽象的概念变得具体而易懂。我感觉自己不是在“读书”,而是在和作者进行一次有趣的对话。

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《Arduino Playground》这本书还有一个非常突出的优点,就是它注重培养读者的“动手能力”和“解决问题的能力”。它不仅仅是提供教程,更是在引导读者去思考。书中的很多项目,在给出基础实现方案后,都会留下一些“思考题”或者“挑战”,鼓励读者去探索更优化的解决方案,或者加入新的功能。 比如,在介绍“温湿度传感器与LCD显示屏”的项目时,书中不仅教会了如何读取温湿度并显示在LCD屏上,还提出了一个问题:“如何让LCD屏幕在温度过高时闪烁提示?”这个问题促使我去思考如何编写条件判断语句,如何控制LCD的亮度或者背景颜色。通过主动去解决这些问题,我感觉自己对Arduino的理解更加深入了。我不再仅仅是被动地接受知识,而是主动地去探索和创造,这种学习过程比单纯地记忆代码更加有意义。

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我非常喜欢《Arduino Playground》在硬件选择上的建议。市面上有很多Arduino的兼容板和各种传感器模块,对于初学者来说,往往不知道该如何选择。这本书在这方面给了我非常明确的指导。它推荐了一些性价比高、易于获取的Arduino开发板和常用传感器,并且在每个项目介绍硬件时,都会说明为什么选择这个特定的组件,它的优势在哪里。 例如,在介绍“语音识别模块”的项目时,书中详细对比了不同型号的语音识别模块的性能、接口和易用性,并最终推荐了一个适合初学者的型号。它还提供了购买渠道的建议,让我省去了很多搜索和筛选的时间。这种贴心的指导,让我在购买硬件时更有针对性,也避免了因为选择了不合适的组件而影响项目的进行。

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《Arduino Playground》在代码编写和调试方面的指导也非常到位。很多初学者在接触编程时,最容易遇到的问题就是面对一大堆代码感到无从下手,或者在代码出现错误时束手无策。《Arduino Playground》这本书在这方面提供了非常实用的技巧。它不仅讲解了Arduino IDE的各项功能,比如代码高亮、自动补全,还特别强调了调试的重要性。书中分享了许多调试的常用方法,比如使用`Serial.print()`来输出中间变量的值,以及如何利用代码注释来排除故障。 我印象最深的是,书中有一个项目需要用到红外遥控器来控制家里的电器。我按照书中的步骤操作,但遥控器一直无法正常工作。我当时非常沮丧,几乎要放弃了。但当我回顾书中关于调试的部分,并按照书中提供的思路一步一步检查我的代码和电路时,我惊喜地发现,原来是遥控器接收模块的供电电压出现了一点点偏差。通过一个小小的调整,问题迎刃而解!这种通过学习书中技巧独立解决问题的经历,极大地增强了我学习Arduino的信心。

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我对《Arduino Playground》的另一个高度评价在于其项目的多样性和实用性。这本书不是那种只教你做几个简单的“会亮的灯”或者“会响的蜂鸣器”的书。它涵盖了从基础到进阶的各种有趣的项目,比如环境监测、智能家居控制、机器人制作等等。我个人特别喜欢关于“自动浇水系统”的章节,它不仅教会了我如何使用土壤湿度传感器和水泵,还指导我如何编写代码来控制浇水的频率和水量。这个项目让我第一次体验到将科技融入生活的乐趣,现在我家里的植物再也不用担心干枯了! 而且,书中对每个项目的讲解都非常细致。它不仅提供了硬件清单、电路图和源代码,还包含了项目完成后的效果演示和可能的扩展思路。例如,在介绍“智能小车”时,书中不仅教会了如何控制电机实现前进、后退、转弯,还提供了关于如何添加超声波传感器实现避障功能的详细步骤。这种全方位的指导,让我在完成项目后,还能进一步思考如何优化和创新,这对我来说是学习过程中非常有价值的一部分。

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