電子信息類專業(yè)創(chuàng)新設計教程
《電子信息類專業(yè)創(chuàng)新設計教程》面向電子信息類專業(yè)的專業(yè)創(chuàng)新課程教學，提供以項目為中心的創(chuàng)新實踐教學內(nèi)容�！峨娮有畔㈩悓I(yè)創(chuàng)新設計教程》由12章組成，在內(nèi)容上，注重智能控制器與電子技術的結合，以分層次、分階段、循序漸進的模式，對基于Arduino開源硬件的基本原理、開源硬件的編程方法和細節(jié)、外圍部件及傳感器應用等環(huán)節(jié)做了深入淺出的介紹，并提供了具體的案例作為實踐項目。《電子信息類專業(yè)創(chuàng)新設計教程》也提出了社會實踐和課程思政活動課題，引導學生將專業(yè)與實踐相結合，關注社會實際問題的探究，培養(yǎng)認識社會、研究社會、理解社會、服務社會的意識和能力。
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目錄
第1章 準備創(chuàng)新開發(fā)的控制器 1
1.1 Arduino概述 1
1.2 Arduino來歷 2
1.3 硬件開源許可 3
1.4 Arduino開發(fā)板 4
1.5 Arduino開發(fā)工具的下載和安裝 7
1.5.1 下載ArduinoIDE 7
1.5.2 安裝ArduinoIDE 8
1.5.3 Arduino編程語言 10
1.6 用Fritzing繪制Arduino硬件圖 11
第2章 ArduinoUno和Nano的使用 15
2.1 認識ArduinoUno和Nano 15
2.2 ArduinoUno的使用 17
2.2.1 Uno的電源 17
2.2.2 Uno的功能引腳 19
2.2.3 Uno的通信接口 20
第3章 Blink閃燈 22
3.1 ArduinoBlink 22
3.2 Arduino程序解讀 25
3.2.1 Arduino程序結構和流程 25
3.2.2 修改Blink程序 26
3.2.3 硬件電路解讀 27
3.3 蜂鳴器 28
3.4 Arduino數(shù)字I/O相關函數(shù) 29
練習 30
第4章 按鍵電路和矩陣鍵盤的設計 32
4.1 單個按鍵電路 32
4.2 鎖住按鍵的狀態(tài) 35
4.2.1 實現(xiàn)按鍵鎖存功能 35
4.2.2 計數(shù)法實現(xiàn)多狀態(tài)輪轉 37
4.3 用計算機串口工具查看按鍵狀態(tài) 38
4.4 按鍵消抖 41
4.5 按鍵電路與拉電阻 44
4.6 矩陣鍵盤 45
練習 48
第5章 數(shù)碼管的驅(qū)動和顯示 50
5.1 數(shù)碼管與驅(qū)動電路 50
5.2 數(shù)碼管的基本驅(qū)動方法 52
5.3 數(shù)碼管的編碼 54
5.4 簡化的數(shù)碼管電路 57
5.5 多位數(shù)碼管的動態(tài)掃描 57
5.6 數(shù)碼管庫 61
5.6.1 庫的安裝 61
5.6.2 庫的應用 63
5.7 敏捷測試器 64
5.8 串行控制的數(shù)碼管集成模塊 69
5.9 Arduino時間相關函數(shù) 72
練習 73
第6章 PWM調(diào)光和調(diào)速 74
6.1 呼吸燈 74
6.2 PWM輸出 76
6.3 馬達調(diào)速 77
6.4 Arduino的PWM輸出相關函數(shù) 80
練習 81
第7章 模擬信號采集 83
7.1 從固定電壓到正弦信號的采集 83
7.2 無級調(diào)光LED燈 85
7.3 用游戲搖桿控制馬達 88
7.4 映射和串口函數(shù) 91
練習 94
第8章 感應垃圾桶 95
8.1 感應垃圾桶創(chuàng)意描述 95
8.2 超聲波傳感器模塊 95
8.3 超聲波傳感器編程 96
8.4 舵機及庫 98
8.5 感應垃圾桶設計和編程 101
8.6 語音交互分類垃圾桶 103
8.6.1 語音控制芯片LD 3320104
8.6.2 作品設計和編程驅(qū)動(添加外部庫) 107
8.6.3 參考程序 110
8.7 脈寬檢測及舵機驅(qū)動函數(shù) 112
練習 114
【調(diào)查與實踐】——智能家居 115
第9章 LED點陣與圖標顯示 116
9.1 LED點陣及驅(qū)動芯片MAX7219 116
9.2 電子LOGO 121
9.2.1 愛心和笑臉 121
9.2.2 宣傳標語 124
9.3 使用庫 127
練習 131
【調(diào)查與實踐】——智慧社區(qū) 131
第10章 LCD液晶顯示器的驅(qū)動 132
10.1 LCD1602液晶顯示器 132
10.2 LCD1602的4位驅(qū)動模式 134
10.2.1 庫的使用 134
10.2.2 庫函數(shù)的使用 136
10.3 LCD1602的I2C驅(qū)動模塊 139
10.3.1 I2C轉接模塊(PCF8574) 139
10.3.2 LCD1602的I2C驅(qū)動程序 140
10.4 I2C協(xié)議 145
10.4.1 I2C協(xié)議的特點 145
10.4.2 I2C協(xié)議的時序和操作 146
10.5 Arduino的I2C協(xié)議庫 148
10.5.1 I2C庫 148
10.5.2 I2C主從機通信實驗 149
練習 152
【調(diào)查與實踐】——智慧農(nóng)業(yè)助力鄉(xiāng)村振興 153
第11章 自動加濕器 154
11.1 環(huán)境需求與自動加濕器作品設計 154
11.2 溫濕度傳感器DHT11 154
11.3 Arduino的DHT11驅(qū)動庫 157
11.3.1 庫 157
11.3.2 庫 158
11.4 自動加濕器的設計 160
練習 164
【調(diào)查與實踐】——智能助老服務 164
第12章 全時氛圍燈 166
12.1 全時氛圍燈作品設計 166
12.2 WS2812B 166
12.2.1 WS2812B簡介 166
12.2.2 WS2812B的訪問時序 167
12.2.3 WS2812B的Arduino驅(qū)動庫 168
12.3 實時時鐘功能 170
12.3.1 實時時鐘芯片DS1302 170
12.3.2 DS1302的驅(qū)動例程及解析 173
12.4 OLED顯示 177
12.4.1 OLED模塊 177
12.4.2 OLED驅(qū)動示例 177
12.4.3 庫的常用函數(shù) 180
12.5 其他傳感器模塊 183
12.5.1 熱釋電人體感應傳感器 183
12.5.2 觸摸按鍵 184
12.5.3 麥克風模塊 186
12.6 作品設計 187
練習 196
【調(diào)查與實踐】——智慧交通 196
參考文獻 197
附錄A Arduino傳感器擴展模塊接口圖 198
附錄B ArduinoUno原理圖 199
附錄C ArduinoNano原理圖 200
附錄D Arduino的main()函數(shù) 201
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