高等院校自动化系列规划教材 模块化机器人技术 Arduino项目开发PDF电子书下载

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第1篇 Arduino基础知识 3

第1章 Arduino简介 3

1.1初识Arduino 3

1.2 Arduino控制板介绍 3

1.2.1 Arduino Uno 3

1.2.2 Arduino Mega 2560 4

1.2.3 Arduino Nano 5

1.2.4 Arduino Uno Wi-Fi 6

1.3 Arduino Uno驱动程序安装 7

1.4 Arduino开发环境 7

1.5程序开发实例 9

复习题 15

第2章 Arduino语言基础 16

2.1 Arduino程序结构 16

2.1.1 setup（） 17

2.1.2 loop（） 17

2.2 Arduino程序中的数值和赋值语句 17

2.2.1常量 17

2.2.2变量 18

2.2.3变量的作用域 19

2.2.4变量类型转换函数 19

2.2.5赋值语句 19

2.3运算符 20

2.3.1算术运算符 20

2.3.2关系运算符 20

2.3.3逻辑运算符 20

2.3.4位运算符 21

2.3.5运算符的优先级 21

2.4语法补充 22

2.4.1预处理命令#def ine和#include 22

2.4.2语句块 22

2.4.3数组 23

2.4.4字符串 24

2.4.5自定义函数 24

2.4.6调用函数 25

2.4.7注释 25

2.5 Arduino语言的程序控制结构 26

2.5.1 if选择结构 26

2.5.2 switch…case语句 28

2.5.3循环结构 29

2.6 C＋＋语言中的类和对象 31

2.6.1类 32

2.6.2对象 33

2.7库函数 34

复习题 35

第2篇 Arduino元器件及其应用 39

第3章 Arduino基础 39

3.1 Arduino控制板及其应用 39

3.1.1数字引脚和模拟引脚 39

3.1.2输入和输出接口 41

3.1.3外部供电接口 41

3.1.4系统函数 42

3.2电子元器件 44

3.2.1实验电路板 44

3.2.2导线 45

3.2.3电阻 45

3.2.4发光二极管 47

3.3模拟信号与I/O口的使用 47

3.3.1模拟信号及其输入 47

3.3.2模拟输出与PWM脉宽调制 48

3.4串行通信 50

3.4.1串行通信的概念 50

3.4.2串口的工作原理 50

3.4.3串口的使用 51

3.4.4串口的基本函数 51

3.4.5串口输出示例 52

3.5在线仿真软件Tinkercad 54

3.5.1注册与登录 55

3.5.2电路设计 56

3.5.3程序设计与仿真 57

复习题 58

第4章 常用元器件及其应用 62

4.1轻触开关 62

4.1.1轻触开关的类型 62

4.1.2四脚轻触开关的结构 62

4.1.3轻触开关应用举例 63

4.2电位器 66

4.2.1电位器的种类 66

4.2.2旋转式电位器的结构 67

4.2.3电位器应用举例 67

4.2.4缩放函数 69

4.3蜂鸣器 69

4.3.1蜂鸣器的工作原理及分类 69

4.3.2蜂鸣器驱动应用举例 69

4.3.3使用无源蜂鸣器演奏音乐示例 71

4.4数码管 74

4.4.1一位数码管 74

4.4.2四位数码管 77

4.5 LCD 84

4.5.1 LCD1602的结构 84

4.5.2 LCD控制库LiquidCrystal 85

4.5.3 LiquidCrystal四线模式示例 86

复习题 88

第5章 传感器及其应用 91

5.1灰度传感器 91

5.1.1灰度传感器的组成和工作原理 91

5.1.2灰度传感器的测试和调节 92

5.2红外反射式传感器 93

5.3超声波测距传感器 94

5.3.1超声波模块HC-SR04 94

5.3.2超声波模块HC-SR04应用示例 95

5.4温度传感器 97

5.4.1温度传感器LM35 97

5.4.2温度传感器应用示例 98

5.5温湿度传感器 101

5.5.1温湿度传感器DHT11 101

5.5.2温湿度传感器的库函数 102

5.5.3温湿度传感器应用示例 102

5.6人体红外传感器 104

5.6.1 HC-SR501的组成与工作原理 104

5.6.2 HC-SR501的使用说明 105

5.6.3 HC-SR501应用示例 106

复习题 107

第6章 无线通信模块及其应用 109

6.1蓝牙通信 109

6.1.1蓝牙模块 109

6.1.2蓝牙模块的工作模式 110

6.1.3蓝牙参数设置的硬件连接 112

6.1.4 SoftwareSerial.h函数库 113

6.1.5蓝牙模块参数设置示例 114

6.1.6两个HC05蓝牙模块之间传输信息示例 117

6.1.7手机与蓝牙模块通信示例 120

6.2红外线通信 120

6.2.1红外遥控系统的结构 121

6.2.2库函数 122

6.2.3键盘编码读取实验 123

6.3 NRF控制 124

6.3.1 NRF24L01模块 124

6.3.2 NRF24L01模块与 Arduino Uno的数据传输 124

6.3.3库函数 125

6.3.4 NRF24L01无线通信示例 127

6.4 RFID技术 129

6.4.1 RFID概述 129

6.4.2 RFID系统 129

6.4.3库函数 130

6.4.4 RFID的工作原理 131

6.4.5读取标签序号示例 132

6.5 SPI通信 133

6.5.1 SPI的通信协议 133

6.5.2 SPI类库的成员函数 134

6.5.3 SPI通信示例 135

6.6 ESP8266模块与网络控制 137

6.6.1 ESP8266模块与引脚介绍 137

6.6.2 ESP8266模块的AT指令 138

6.6.3 ESP8266模块的参数查询与设置 140

6.6.4 ESP8266模块应用示例 142

复习题 146

第7章 电机与驱动 148

7.1直流电机 148

7.1.1直流电机的工作原理 148

7.1.2直流电机的基本构造 149

7.1.3直流电机的分类 150

7.1.4芯片ULN2003A及其驱动 150

7.1.5 L298N驱动板及其应用 152

7.2舵机 155

7.2.1舵机的组成与工作原理 155

7.2.2舵机的引脚 156

7.2.3舵机的控制方式 156

7.2.4函数库Servo 157

7.2.5 Arduino直接驱动示例 158

7.2.6舵机驱动模块的应用 159

7.3步进电机 161

7.3.1步进电机简介 161

7.3.2步进电机的控制 163

7.3.3步进电机的库函数 164

7.3.4步进电机应用示例 165

复习题 167

第3篇 Arduino机器人实战案例（基于“探索者”套件） 173

第8章 机器人机构基础 173

8.1机构 173

8.1.1零件 173

8.1.2构件 173

8.1.3运动副 174

8.2机构的自由度 175

第9章 智能轮式移动机器人 177

9.1轮式移动机器人概述 177

9.1.1轮式移动机器人的用途 177

9.1.2轮式移动机器人的分类 177

9.2移动机器人的驱动与控制模块 180

9.2.1 Basra主板 180

9.2.2 BigFish扩展板 180

9.2.3直流电机参数 182

9.2.4舵机参数 182

9.2.5电池 182

9.3车体制作与行走原理 182

9.3.1智能车的模块化实例 182

9.3.2三轮车 184

9.3.3四轮车 184

9.3.4行走原理 184

9.3.5行走测试 185

9.4寻迹小车 187

9.4.1实验所用元件及实验步骤 187

9.4.2寻迹方案的运动原理 188

9.4.3机械结构 188

9.4.4灰度传感器的测试程序 188

9.4.5两目寻迹小车示例 188

9.4.6三目寻迹小车示例 191

9.5超声波避障小车 195

9.5.1实验所用元件及实验步骤 195

9.5.2超声波测距的工作原理 195

9.5.3超声波避障小车示例 196

9.6红外遥控车 198

9.6.1实验所用元件及实验步骤 198

9.6.2电路设计 199

9.6.3按键编码读取程序 199

9.6.4红外遥控车示例 200

9.7蓝牙遥控车 202

9.7.1实验所用元件及实验步骤 202

9.7.2机械结构 203

9.7.3控制电路 203

9.7.4蓝牙通信设置 203

9.7.5蓝牙遥控车示例 206

第10章 工业机器人 210

10.1工业机器人概述 210

10.1.1工业机器人的概念 210

10.1.2串联机器人的分类 210

10.1.3机器人的主要技术参数 211

10.2工业机器人的执行机构 212

10.2.1机器人的本体机构 212

10.2.2末端执行器 213

10.3机械臂的机械结构示例 215

10.3.1二自由度机械臂结构示例 215

10.3.2三自由度机械臂结构示例 216

10.3.3关节机器人结构组成示例 216

10.4程序控制机器人 218

10.4.1舵机位置调试工具 218

10.4.2程序控制机器人示例 219

10.5 GM65扫描分拣机器人 220

10.5.1 GM65模块简介 220

10.5.2串行通信接口设置 220

10.5.3 GM65模块读取二维码示例 222

10.5.4二维码识别分拣机器人示例 223

10.6颜色识别分拣机器人 226

10.6.1 TCS3200颜色传感器介绍 226

10.6.2颜色识别原理 226

10.6.3颜色识别分拣机器人示例 227

第11章 足式机器人 234

11.1双足机器人 234

11.1.1双足机器人的结构设计 234

11.1.2双足机器人的步态规划 235

11.1.3双足机器人示例 235

11.2四足机器人 239

11.2.1四足机器人的结构设计 239

11.2.2四足机器人的步态规划 239

11.2.3四足机器人示例 240

参考文献 246

附录1 “探索者”机器人创新组件 247

附录2 各调音符频率 249

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