编辑推荐
适读人群 :本书适合中小学生及教师、电子爱好者开展创客教育活动使用,也可以用作相关培训机构的教材及参考书。 本书针对青少年群体,通过丰富有趣的实例,带领小创客们快速入门Arduino。本书主要特色如下:
1.制作案例丰富。包含声音、灯光及其他与日常生活紧密结合的实例,创意、实用、易学;
2.图形化编程。通过在mixly软件中拖拽相应模块的方法,像搭积木一样完成编程;
3.全彩印刷。每个实例的电路连接以及编程界面均采用彩色绘制和标注,生动直观;
4.step by step图文并茂。每个实例每一步均有详细的操作图示,小朋友一看就懂。
5.配套视频。每个实例均配有相应的视频演示,图文视频三合一,过程、结果一目了然;
内容简介
本书采用全彩图解+视频讲解的形式,通过丰富有趣的制作案例,介绍了利用Arduino进行创意设计的思路与技巧。全书共分为5章,第1章和第2章分别介绍了Arduino硬件资源和Mixly软件开发环境的基础知识;第3章主要使用LED、按钮、旋转电位器和蜂鸣器进行创意设计制作;第4章主要使用声音传感器、光敏传感器、温度传感器、振动传感器、红外接近传感器和超声波传感器结合LED灯、蜂鸣器进行创意设计制作;第5章主要使用舵机、LCD液晶显示器、四位数码管、直流电机、红外遥控装置结合LED灯、蜂鸣器进行创意设计制作。
本书以STEAM教育为理念,在玩中学,在做中学,每个实例都按照“做-试-创”的思路设计,循序渐进。本书适合中小学生及教师、电子爱好者开展创客教育活动使用,也可以用作相关培训机构的教材及参考书。
内页插图
目录
第1章 Arduino入门 1
1.1 Arduino概述 1
1.2 Arduino大家族 2
1.3 认识Gkduino主控板 7
第2章 认识Mixly 9
2.1 Mixly简介 9
2.2 软件获取 10
2.3 安装驱动程序 12
第3章 感受声光之美 15
3.1 点亮创客之灯 15
3.2 此起彼伏流水灯 23
3.3 灯的世界我做主 31
3.4 随心所欲可调灯 41
3.5 感受音乐之美 52
3.6 简易按键钢琴 60
第4章 走进传感世界 73
4.1 安静声光提醒器 73
4.2 光敏智能夜灯 82
4.3 智能温控水杯 88
4.4 摇摇荧光棒 94
4.5 廊道节能灯 100
4.6 超声波弦琴 106
第5章 创意智造 115
5.1 红外自动升降闸机 115
5.2 流水线产品计数器 121
5.3 倒计时报警器 128
5.4 电机转转乐 134
5.5 遥控线门铃 140
5.6 猜数字游戏机 147
附录 二维码位置 155
前言/序言
Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。开源电子是一门涉及电子技术、传感技术、控制技术等多领域的新兴学科,可以有效地促进学生整合科学、技术、数学知识,以工程标准化的思想进行创新创造的过程,其在创客教育中的意义重大。
本书所用的GKduino是基于Arduino UNO开发的。GKduino能通过多种多样的传感器来感知环境,通过控制按钮、LED、蜂鸣器、电机和其他的装置来反馈、影响环境。借助GKduino可以开发出如倒车雷达、循迹小车、车场计数器、投篮机、智能家居等许多有趣好玩的项目。学生可以在一个个趣味项目中,来改造生活,找到解决问题的方法。本书中使用的软件环境为Mixly(米思齐)。Mixly编程积木是专为中小学生设计的编程学习软件。
本书共分为5章:前两章主要是Arduino入门和认识Mixly,对硬件和软件进行简介;第3章感受声光之美,使用简单的LED灯和蜂鸣器来设计制作流水灯、电子琴等项目;第4章走进传感世界,选择常见的6种传感器,既有模拟类传感器,也有开关型传感器,通过具体的实例走进传感世界,来解决生活中的具体问题;第5章为创意智造,主要为控制板的执行器件,与前面的传感器、LED灯和蜂鸣器进行互动创意智造。每个章节间环环相扣,任务由简到难,实现知识和技能的螺旋式上升。
GKduino和Mixly编程积木结合,能够激发孩子的无限想象,通过一个个项目的制作,让他们发现生活的乐趣,提升STEM素养、信息素养和实践创新能力,让每位孩子都能成为“小创客”。
本书由王克伟编著,范伟(临沂高都小学)、于敏(临沂高都小学)、刘志刚(临沂第七实验小学)、徐治国(临沂第六实验小学)、郑州(临沂第六实验小学)、阚志勇(临沂第二十中学)等人也为本书编写做了大量工作。另外,为方便读者学习制作,本书中所涉及的器材可联系临沂市兰山区沂蒙路新华书店15楼购买,电话18369550777。
由于编著者水平和精力有限,书中难免存在不妥之处,还望广大读者批评指正。
编著者
《指尖上的奇思妙想:Arduino创意启蒙》 你是否曾好奇过,那些闪烁着奇特光芒的电子小玩意是如何被创造出来的?是否曾梦想着将脑海中天马行空的创意变成触手可及的现实?《指尖上的奇思妙想:Arduino创意启蒙》这本书,正是为你开启这扇通往无限创意可能的大门而精心打造。它并非一本枯燥的技术手册,而是一场充满乐趣和探索的旅程,让你在玩乐中悄然成为一位数字世界的魔法师。 本书的核心理念是“零门槛、全体验、创意无限”。我们深知,对于初学者而言,复杂的专业术语和深奥的电路原理往往是最大的绊脚石。《指尖上的奇思妙想》抛弃了学院派的枯燥讲解,而是以生动有趣、贴近生活的案例为出发点,引导读者一步步深入了解Arduino的神奇之处。我们相信,学习不应是苦役,而是一种发现和创造的乐趣。 第一部分:与Arduino的初次邂逅——认识你的新伙伴 在踏上创意之旅前,首先需要了解我们的“新伙伴”——Arduino。这一部分,我们将用最直观、最形象的方式,让你认识这个小巧而强大的微控制器。 “它是什么?”: 我们会用通俗易懂的语言,比喻它就像一个“聪明的大脑”,能够接收指令、处理信息,并控制各种外部设备。你将了解到Arduino板的不同型号,例如最经典的Arduino Uno,以及它们各自的特点和适用场景。我们会告诉你,它为什么如此受欢迎,以及它在现实生活中扮演的角色。 “它长什么样?”: 你会看到一张张清晰的Arduino开发板图片,了解上面每一个接口、每一个元器件的功能。我们不会让你记住它们的名字,而是让你明白它们的作用。例如,那些排成一列的“针脚”,它们是Arduino与外部世界沟通的“触角”,可以连接各种传感器和执行器。 “你需要准备什么?”: 为了让你能够立刻开始实践,我们将列出所有必备的工具和材料清单。这包括Arduino开发板、USB数据线、杜邦线(连接线)、面包板(用于快速搭建电路原型),以及一些最基础的电子元器件,如LED灯、电阻、按钮等。我们还会提供购买渠道和一些选择建议,让你少走弯路。 “开发环境搭建:你的第一个程序。”: 别担心,这部分绝非让你头疼的代码学习。我们将通过图文并茂的方式,指导你下载并安装Arduino IDE(集成开发环境)。然后,我们将引导你完成一个经典且具有仪式感的第一个程序——“点亮LED”。看着闪烁的灯光,你将获得巨大的成就感,并初步体会到编程的魅力。这一过程,将是激动人心的“破冰”之旅。 第二部分:点亮创意的火花——基础电子元件与Arduino的联动 认识了Arduino,接下来的重头戏就是如何让它“动起来”,并与其他电子元件“对话”。这一部分,我们将以丰富的实例,带你体验Arduino最基础但也最核心的功能。 “让光线跳舞:LED的奇妙世界。”: LED灯是最常见也最容易上手的电子元件。我们将教你如何控制LED的亮灭,如何改变它的亮度(PWM),甚至如何让它闪烁出不同的节奏和 patterns。从简单的“呼吸灯”到炫酷的“流水灯”,你将用代码创造出视觉的盛宴。 “倾听世界的语言:传感器入门。”: 世界是丰富的,Arduino需要“听”懂世界的“语言”。我们将介绍一些最常用、最有趣的传感器,例如: 光线传感器: 让你的作品能够感知光线的强弱,从而实现自动开关灯等功能。 温湿度传感器: 实时监测环境的温度和湿度,为你的智能家居项目打下基础。 超声波测距传感器: 像蝙蝠一样“感知”距离,可以用于制作自动避障小车等。 按钮和开关: 最简单的输入方式,让你可以通过手动操作来控制Arduino。 我们将详细讲解这些传感器的原理,以及如何将它们连接到Arduino,并通过代码读取它们的数值。 “让世界动起来:执行器的探索。”: Arduino不仅仅是“感知”,它更能“行动”。我们将介绍一些常用的执行器,让你的创意“动”起来: 蜂鸣器: 发出声音,可以用于制作简单的警报器、电子琴等。 舵机: 精准控制角度,可以用于制作机械臂、自动开合装置等。 直流电机: 让你的小车跑起来,实现方向的控制和速度的调节。 通过这些执行器,你将学会如何让Arduino产生声音、控制运动,真正让你的作品“活”起来。 第三部分:搭建你的第一个创意项目——从构想到现实 理论学习固然重要,但真正的乐趣在于将所学知识融会贯通,创造出属于自己的作品。《指尖上的奇思妙想》将提供一系列循序渐进的创意项目,让你在实践中不断提升。 “智能小夜灯:夜晚的贴心伴侣。” 需求分析: 当光线变暗时,小夜灯自动亮起,光线变亮时,小夜灯自动熄灭。 所需元件: Arduino Uno、光线传感器、LED灯、电阻、杜邦线、面包板。 实现步骤: 讲解如何连接传感器和LED,如何编写代码读取光线数值并控制LED的亮灭。 创意拓展: 尝试调整LED的亮度,增加一个按钮来手动开关小夜灯。 “趣味测距仪:探索身边的空间。” 需求分析: 利用超声波传感器测量前方障碍物的距离,并在显示屏上显示出来。 所需元件: Arduino Uno、超声波测距传感器、LCD显示屏、杜邦线、面包板。 实现步骤: 讲解超声波传感器的工作原理,如何连接传感器和显示屏,以及如何编写代码计算并显示距离。 创意拓展: 当距离小于一定值时,发出警报声;将测距仪安装在小车上,实现自动避障。 “DIY电子琴:奏响你的专属旋律。” 需求分析: 通过按下不同的按钮,发出不同音高的声音,组合成简单的旋律。 所需元件: Arduino Uno、按钮、蜂鸣器、杜邦线、面包板。 实现步骤: 讲解如何连接多个按钮和蜂鸣器,如何编写代码将不同的按钮映射到不同的音高。 创意拓展: 尝试编写更复杂的音乐,学习如何存储和播放多音符的乐曲。 第四部分:深入探索与进阶——让创意插上翅膀 在掌握了基础知识和完成了几个小项目后,你将对Arduino产生更浓厚的兴趣。《指尖上的奇思妙想》不会止步于此,还会引导你进一步探索更广阔的创意天地。 “无线通信的魅力:蓝牙与Wi-Fi。” 介绍如何使用蓝牙模块和Wi-Fi模块,让你的Arduino作品能够与手机、电脑进行无线通信,构建更智能、更便捷的应用。 “数据可视化:让数据说话。” 学习如何将Arduino采集到的数据通过电脑端软件进行可视化展示,更直观地了解你的项目运行状态。 “进阶传感器与执行器。” 简要介绍更多有趣的传感器,如陀螺仪、加速度计、GPS模块,以及更复杂的执行器,如步进电机、继电器等,为你未来的项目提供更多可能性。 “资源分享与社区的力量。” 引导读者如何寻找更多的Arduino学习资源,如何参与到Arduino的社区中,与其他创客交流经验、分享灵感。 《指尖上的奇思妙想:Arduino创意启蒙》 是一本充满温度、饱含热情的指南。它不仅仅教授技术,更重要的是激发你对科学、技术、工程、艺术和数学(STEAM)的兴趣,培养你的逻辑思维、解决问题的能力以及创新精神。无论你是学生、教师、工程师,还是仅仅怀揣一颗好奇心的普通人,都能在这本书中找到属于你的乐趣和价值。 翻开这本书,你的指尖将触碰到电子世界的脉搏,你的大脑将迸发出无限的创意火花。让我们一起,用Arduino,玩转想象,创造属于你的不凡!