Arduino智能硬件开发进阶 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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《无线电》编辑部 编

图书标签:

• Arduino
• 智能硬件
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• 物联网
• 传感器
• 电机驱动
• 通信协议
• 项目实战
• 开发进阶
• DIY

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115427922

版次：1

商品编码：11994960

包装：平装

丛书名： i创客

开本：小16开

出版时间：2016-08-01

用纸：胶版纸

页数：116

正文语种：中文

编辑推荐

Arduino降低了单片机学习门槛，应用广泛，功能强大，不仅是电子爱好者和电子专业学习人员学习的热门，也让学习艺术的人能够轻松创造出可以进行人机互动的互动艺术作品。本书为读者提供了20个《无线电》杂志刊登过的精彩Arduino制作项目，读者可以完整地了解到Arduino应用项目的设计思路和制作方法，从中得到详实的制作资料和思路启发。

内容简介

“i创客”谐音为“爱创客”，也可以解读为“我是创客”。创客的奇思妙想和丰富成果，充分展示了大众创业、万众创新的活力。这种活力和创造，将会成为中国经济未来增长的不熄引擎。本系列图书将为读者介绍创意作品、弘扬创客文化，帮助读者把心中的各种创意转变为现实。
Arduino是如今流行的开源智能硬件开发平台，也是创客喜欢的工具之一。它应用广泛，功能强大，降低了学习单片机的门槛，不仅是电子爱好者和电子专业学习人员学习的热门，也受到艺术家、软件开发者的喜爱。借住Arduino，你可以轻松创造出可以进行人机互动的智能硬件和互动艺术作品。
本书选取了来自创客的20个基于Arduino开发出的智能硬件，包括温控风扇、光感应晾衣架、语音控制台灯、点滴计时器、游戏操纵杆、磁悬浮装置、睡眠监测仪、空气数据监测分析盒、智能温室、网络门禁、低成本智能家居、自行车行车电脑、洗袜机、洗鞋机、家庭服务机器人等。读者既可直接仿制，也可从中汲取灵感，创造出新的项目。本书操作步骤清晰、图片简明、可操作性强，内容不仅适合电子爱好者阅读，也适合创客空间、学校开办工作坊和相关课程参考。

作者简介

《无线电》于1955年创刊，是国内电子以及无线电通信类报刊中zui早、发行量zui大的知名科普杂志，累计发行量超过3亿册。《无线电》坚持“科普 创新 实践 分享”的理念，为读者提供涵盖创意制作项目、科普知识、工具仪表信息、爱好者及行业活动资讯等丰富的内容，同时为读者提供相关图书、套间等形式多样的衍生产品，并积极组织、承办丰富多彩的科普活动。

目录

1　语音控制台灯 1
1．1　设计思路　1
1．2　硬件制作　1
1．3　调试　3
2　CLOUD点滴计时器　5
2．1　设计历程　5
2．2　电子部分　6
2．3　产品原型　6
2．4　理想效果　7
2．5　代码　8
3　通过GSM控制的LED点阵屏　11
3．1　材料准备　11
3．2　采集控制数据　12
3．3　控制点阵屏　13
3．4　字模字库数据　13
3．5　小结　13
4　温控风扇和光感应晾衣架　15
4．1　Arduino控制器与乐高电池盒的结合　15
4．2　舵机与乐高结构件的结合　17
4．3　温控风扇作品制作　17
4．4　光感应晾衣架作品制作　18
4．5　结束语　21
5　自制游戏操纵杆　22
5．1　制作过程　23
5．2　使用方法　24
6　重力感应遥控器　25
6．1　制作步骤　25
6．2　程序编写　27
7　超炫的上推式磁悬浮装置　32
7．1　制作过程　32
7．2　探索与发现　34
8　用体感手柄遥控的二自由度浮动迷宫　36
8．1　浮动迷宫模型的机械组成　37
8．2　浮动迷宫模型的电控组成　37
8．3　浮动迷宫模型的程序设计　39
8．4　结束语　41
9　可穿戴的睡眠监测仪　42
9．1　核心部件构建　42
9．2　硬件程序设计　43
9．3　作品包装　47
9．4　数据分析器设计　47
9．5　结语　48
10　智能空气数据监测分析盒　49
10．1　功能　49
10．2　运行框架　49
10．3　单片机程序原理　50
10．4　主芯片数据获取及上传程序原理　53
10．5　成品展示　57
11　自动遮阳、浇水装置　58
11．1　要实现的功能　58
11．2　准备硬件　58
11．3　代码思路　60
12　远程洗手间使用状态指示装置　64
12．1　项目材料　64
12．2　制作过程　65
12．3　展望　66
13　手势解锁门禁　67
13．1　电子锁的工作原理　67
13．2　基于Arduino的手势解锁门禁的设计　68
13．3　程序设计　69
13．4　总结　70
14　网络门禁控制系统　71
14．1　设置XBoard　71
14．2　设置Arduino控制器　72
14．3　整体调试　73
14．4　展望　73
15　开源低成本智能家居　74
15．1　系统基本介绍　74
15．2　主机打板+副机节点　75
15．3　主机打板+副机多路式　77
15．4　主机用Microduino搭建　77
15．5　软件配置　78
16　燃气管道智能监控阀门　80
16．1　项目简介　80
16．2　项目具体实现　81
17　gTracking——自行车上的行车电脑　86
17．1　硬件系统设计　86
17．2　软件设计思路　88
17．3　测试　89
17．4　Web应用的开发　90
18　一道洗袜机　91
18．1　全自动洗衣机结构拆解　91
18．2　器件选型　93
18．3　零件改造　95
18．4　装配　98
19　用桌面级3D打印机设计制作洗鞋机　101
19．1　洗鞋机的结构与原理讲解　103
19．2　Arduino编程　106
19．3　鞋的清洗过程　107
20　低成本打造Booby家庭服务机器人　109
20．1　履带底盘的设计　109
20．2　机械臂的设计　110
20．3　机械臂测试程序　111
20．4　视频传输功能的设计　112
20．5　语音交流及眼睛动作的
设计　113
20．6　眼睛控制程序　113
20．7　短信报警功能的设计　115
20．8　总结　116

前言/序言

探索物理世界的无限可能：智能硬件开发实战指南 本书并非为您阐述Arduino智能硬件开发进阶的那些耳熟能详的理论与实践，而是将您带入一个更加广阔、更加充满创造力的智能硬件开发领域。我们将视角从单一平台拓展，深入探讨跨平台、多技术融合的应用开发，以及如何在实际项目中构建更加强大、智能、且用户体验卓越的硬件解决方案。 第一章：跳出Arduino的藩篱——探索多平台与异构系统 许多初学者在掌握Arduino的基础后，会发现面临硬件能力的局限性，或者需要与现有更复杂的系统进行集成。本章将为您揭示如何打破Arduino的固有框架，拥抱更广泛的硬件平台。我们将深入分析树莓派（Raspberry Pi）这类单板计算机的强大之处，探讨其在运行更复杂的操作系统、处理更大量数据、以及实现更高级的网络通信方面的优势。同时，我们也将介绍ESP32这类集成了Wi-Fi和蓝牙的微控制器，分析其在物联网（IoT）设备开发中的关键作用。 更重要的是，我们将着重讲解如何构建异构系统，即如何让不同类型的硬件平台协同工作。例如，如何让Arduino控制的传感器数据通过ESP32上传到云端，或者如何让树莓派充当数据处理中心，向Arduino发送控制指令。我们会详细讲解各种通信协议，如MQTT、HTTP、CoAP在异构系统中的应用，以及如何使用诸如Node-RED这样的可视化编程工具来简化跨平台的数据流管理。此外，本章还会触及一些工业级嵌入式系统，如ARM Cortex-M系列微控制器，让您对更专业的硬件开发有一个初步的认识，了解它们在性能、功耗和实时性方面的独特优势。 第二章：传感器世界的多维感知——高级传感器融合与数据处理 传感器是智能硬件的“眼睛”和“触觉”，而本书将带领您深入探索传感器的潜力和高级应用。我们不再局限于简单的温度、湿度读取，而是深入研究更复杂的传感器类型，如惯性测量单元（IMU）中的加速度计、陀螺仪、磁力计，以及它们如何融合以实现精确的姿态估计和运动追踪。我们将详细讲解卡尔曼滤波、互补滤波等算法，揭示如何通过这些算法优化传感器数据，减少噪声干扰，提高测量精度。 此外，本章还将聚焦于计算机视觉领域的基础，介绍如OV7670、PIR运动传感器等在实际项目中的应用。我们将探讨如何利用这些传感器获取环境信息，并介绍一些基础的图像处理技术，例如边缘检测、颜色识别，为后续的智能决策打下基础。我们还会深入分析超声波传感器、激光雷达（LiDAR）等距离测量技术，讲解它们在避障、导航等方面的应用原理。学习如何对多源传感器数据进行融合，不仅能提升系统的感知能力，更能赋予硬件更强的环境适应性和智能判断力。例如，结合IMU和GPS数据，可以实现更鲁棒的定位系统；结合摄像头和超声波，可以构建更安全的自主导航机器人。 第三章：智能决策与执行——嵌入式AI与机器学习在硬件中的应用 智能硬件的核心在于其“智能”，而“智能”的实现离不开强大的算法和计算能力。本章将把您引入嵌入式人工智能（Embedded AI）和机器学习（ML）的奇妙世界。我们将介绍一些轻量级的机器学习模型，如决策树、支持向量机（SVM）等，以及如何在资源受限的嵌入式设备上进行训练和部署。我们会探讨TensorFlow Lite、MicroPython ML等工具，让您了解如何在微控制器上运行推理任务，实现简单的模式识别、异常检测或预测功能。 例如，我们可能会讲解如何训练一个模型来识别手势，从而通过简单的动作控制家电设备；或者如何利用传感器数据预测设备故障，实现预测性维护。本章还会触及一些更前沿的AI技术，如传感器融合与神经网络的结合，用于更高级的环境理解。我们会重点强调在嵌入式环境中进行AI开发所面临的挑战，例如计算资源限制、功耗优化、以及模型压缩技术。通过实际案例，您将学会如何将AI的能力赋予您的硬件项目，使其不再仅仅是执行预设指令的机器，而是能够进行学习、适应和自主决策的智能体。 第四章：连接世界的纽带——高级通信协议与网络安全 现代智能硬件几乎都离不开网络连接，而掌握多样化的通信协议是构建强大连接能力的关键。本章将超越基本的Wi-Fi和蓝牙，深入探讨更广泛的通信技术。我们将详细讲解LoRa（Long Range）这种低功耗广域网技术，分析其在远距离、低功耗物联网应用中的独特优势，并提供实际的LoRa通信模块接入和数据传输示例。我们还将介绍Zigbee等低功耗mesh网络技术，讲解其在构建智能家居、工业自动化网络中的应用。 此外，本章将重点关注网络安全问题。在连接到互联网的同时，如何保护您的硬件设备免受攻击，防止数据泄露，是至关重要的。我们将深入讲解TLS/SSL协议在嵌入式设备上的实现，以及如何进行安全地认证和加密通信。我们会讨论物联网设备常见的安全漏洞，如弱密码、固件更新漏洞等，并提供相应的防护策略。本章还会介绍如何利用MQTT协议实现高效、可靠的设备间消息通信，以及如何使用JSON、Protocol Buffers等数据格式来优化数据传输效率。学习如何构建安全、稳定、高效的网络连接，是实现真正意义上智能硬件的关键一步。 第五章：用户体验的升华——人机交互与软硬件协同设计 智能硬件的最终价值体现在其为用户带来的便利和价值。本章将聚焦于提升用户体验，探讨如何设计更加直观、易用的交互方式，以及如何实现软硬件的深度协同。我们将研究多种人机交互（Human-Computer Interaction, HCI）技术，包括但不限于触摸屏、语音识别、手势控制、甚至是眼球追踪等。我们会分析不同交互方式的优缺点，以及如何根据应用场景选择最合适的方案。 例如，我们会讲解如何利用ESP32和麦克风构建一个简单的语音助手，实现语音指令控制；或者如何通过惯性传感器实现基于手势的遥控。本章还将深入探讨用户界面（UI）和用户体验（UX）的设计原则在硬件开发中的应用。我们将分析如何设计清晰直观的LED指示灯、按钮布局，以及如何通过响应式的反馈机制来引导用户操作。更重要的是，我们将讲解软硬件协同设计的重要性。这意味着在硬件设计之初就充分考虑软件的需求，反之亦然，从而避免后期开发中的大量返工。例如，将一部分数据处理逻辑放在微控制器端，可以减轻上位机的负担，提升响应速度。通过本章的学习，您将能够设计出不仅功能强大，而且真正能融入用户生活，带来愉悦使用体验的智能硬件产品。 第六章：项目实践与案例分析——从构想到产品 理论知识的掌握最终需要通过实践来巩固和升华。本章将通过一系列精心设计的项目案例，将前几章所学的知识融会贯通。我们将从一个具体的需求出发，例如“智能温室环境监测与控制系统”、“基于机器视觉的智能分拣机器人”、“低功耗远程环境监测站”等，带领您完成从概念设计、硬件选型、电路设计、固件开发、到系统集成和最终测试的全过程。 在每个案例分析中，我们会详细讲解项目所需的关键技术，分析各种技术方案的权衡与选择，并提供详细的代码实现和调试技巧。我们将展示如何将传感器数据上传到云平台进行可视化展示和远程控制，如何利用嵌入式AI实现简单的目标识别或异常检测，以及如何设计用户友好的Web或移动端应用来与之交互。本章的重点在于培养您独立解决问题的能力，学习如何将碎片化的知识整合起来，应对真实的开发挑战。我们将鼓励您在现有项目的基础上进行创新和扩展，探索更多可能性。通过这些实践性的项目，您将真正体验到智能硬件开发的魅力，并为自己未来独立开发更复杂的项目打下坚实的基础。 本书的目标是为您提供一条通往智能硬件开发更深层次的道路，激发您的创新思维，赋予您构建下一代智能设备的强大能力。我们相信，通过本书的学习，您将能够跳出固有的思维模式，以更广阔的视野、更深入的技术理解，在物理世界与数字世界之间搭建起无限的连接。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的理解深度还是抱着比较谨慎的态度，毕竟“进阶”这个词本身就包含着一定的难度和广度。我希望它能像一位经验丰富的老师，能够循序渐进地引导读者，而不是上来就抛出一堆晦涩难懂的概念。比如，对于一些相对复杂的模块，书中能否提供清晰的原理讲解，配合直观的图示，这样我才能更好地理解它们的工作机制，而不是死记硬背代码。我希望它能教会我“为什么”这样做，而不仅仅是“怎么”做。而且，我觉得“进阶”也意味着需要有解决实际问题的能力。书中能否有一些调试技巧、性能优化方法，或者案例分析，来帮助我应对开发过程中可能遇到的各种挑战？比如，如何优化代码以减少功耗，或者如何设计一个更健壮的系统来应对干扰。这些实际应用层面的内容，对我来说比单纯的理论知识更具吸引力。

评分☆☆☆☆☆

我在选择技术书籍的时候，通常会关注作者的专业背景和实际项目经验。对于一本“进阶”的书籍，我更希望作者能够分享一些他在实际开发过程中遇到的挑战和解决方案。比如，书中能否出现一些真实的、复杂的项目案例，不仅仅是简单的“做一个XXX”，而是能够展示如何从零开始规划一个项目，如何进行模块化设计，如何处理各个模块之间的协同工作，以及最终如何实现一个稳定可靠的系统。我希望看到作者是如何思考这些问题的，他做了哪些权衡，又走了哪些弯路。这对于我来说，比单纯的学习某一个技术点更有启发性。另外，对于“进阶”的理解，我也期望这本书能提供一些关于未来发展趋势的思考，比如在人工智能、机器人等新兴领域，Arduino可以扮演怎样的角色，或者它与其它更强大的嵌入式平台（如Raspberry Pi）的结合点在哪里。这有助于我更好地规划自己的学习方向，为未来的技术发展做好准备。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，我最先关注的是它在内容上的“新意”。市面上关于Arduino的书籍不少，但很多都停留在基础的入门层面，重复介绍一些 LED 闪烁、按键控制这类比较浅显的例子。我希望能看到一些能让我眼前一亮的内容，比如一些比较前沿的传感器应用，或者是更复杂的项目搭建，甚至是一些关于嵌入式系统架构的探讨。我个人对物联网方向比较感兴趣，所以如果书中能涉及到一些相关的通信协议，比如 MQTT，或者云平台的数据接入，那我可就太高兴了。另外，我一直想深入了解一下 Arduino 的底层原理，比如它的实时操作系统（RTOS）是如何工作的，或者如何进行更精细化的内存管理。如果这本书能在这方面有所触及，那就真的太有价值了。我期待它能提供一些我之前从未接触过的知识点，帮助我跳出思维定势，看到 Arduino 开发的更多可能性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，简约又不失科技感，那个蓝色的Arduino Logo在深色背景下显得格外醒目。我当初会注意到它，很大一部分原因就是这个封面给我的第一印象。打开来看，排版也很舒服，字号大小适中，行距也够，读起来不会觉得眼睛疲劳。插图和代码示例的排布也比较合理，不会显得杂乱。我比较看重书籍的细节，这本书在这些方面做得不错，看得出编辑团队是花心思了的。而且，纸张的质感也很好，不是那种廉价的印刷纸，摸起来挺舒服的，感觉拿在手里很有分量，也比较耐翻。整体而言，这本书在视觉和触觉上都给我留下了一个不错的印象，为接下来的阅读打下了良好的基础。我希望内容也能像它的外观一样，有深度有见地，能够真正帮助我提升对Arduino开发的理解，而不是流于表面。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计是我比较看重的一个方面。我个人比较喜欢条理清晰、逻辑性强的书籍，这样在学习过程中不容易迷失方向。我希望它的章节划分能够做到既有连贯性，又能独立成篇，方便我根据自己的学习进度和兴趣点进行跳跃式阅读。如果书中能够提供一些学习路线图，或者对不同章节的学习难度进行标注，那就更贴心了。同时，我非常看重书籍的可读性。即使内容再深入，如果语言晦涩难懂，充斥着大量专业术语却缺乏解释，那读起来也会非常吃力。我希望作者能够用一种易于理解的语言来阐述复杂的概念，并且能够适当地使用比喻和类比，帮助读者建立起知识体系。如果书中还能提供一些在线资源链接，比如相关的论坛、社区或者官方文档，那就更完美了，这样我就可以在遇到问题时获得更及时的帮助和更丰富的学习材料。

评分☆☆☆☆☆

写的不详细，感觉用处不大

评分☆☆☆☆☆

内容很简略，等玩会了Arduino后再来看吧，需要你具备一定的基础

评分☆☆☆☆☆

内容还行。

评分☆☆☆☆☆

内容很简略，等玩会了Arduino后再来看吧，需要你具备一定的基础

评分☆☆☆☆☆

好

评分☆☆☆☆☆

很好，不错的书

评分☆☆☆☆☆

内容还行。

评分☆☆☆☆☆

?

评分☆☆☆☆☆

内容还行。