Arduino全能微处理机实习：强效解析(附范例及教学投影片光碟) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书主要介绍如何使用Arduino 微控板与其所支援的相关装置，进而应用这些设计，开发出有趣且实用的产品。基本上，本书是针对电机电子类群学生而设计，而不是连电压、电流都没听过的人。只要拥有基本的电学概念，即可快速学习Arduino 微控板的应用。

本书特色

　　1.本书共分11章，内容以Arduino技术为核心，从微电脑概论、系统开发流程到数位I/O控制、类比I/O控制、键盘扫描等各类电路应用介绍。
　　2.多元丰富的实习项目，包含串列式RGB LED控制、马达与伺服机应用、摇桿与加速计之应用、温度感测及蓝芽与XBEE之应用，期使读者学习后能发挥创意，灵活应用Arduino微控版。
　　3.各章均有"游戏场"作为延伸思考，使读者更能掌握指令要点，灵活控制。
　　4.书中范例程式都经作者实测与验证，且程式码接收录于随书光碟中。

精品电子技术实践指南：深入理解与动手实践的桥梁 本书并非专注于Arduino平台的技术详解，而是致力于为所有对现代电子技术、嵌入式系统设计与信号处理有浓厚兴趣的学习者和工程师提供一套全面、深入且极具实践指导意义的理论与应用框架。 我们将带领读者跳出特定硬件的藩篱，掌握电子学和计算机科学交叉领域的核心原理，从而能够快速适应和掌握任何新兴的微处理器或控制系统平台。 本书的结构旨在构建一个坚实的知识体系，覆盖从基础理论到复杂系统集成的完整路径。它为那些寻求超越“即插即用”教程、渴望理解“为什么”和“如何从底层实现”的专业人士量身定制。 第一部分：现代电子系统基石——深入理解信号与电路 本部分着重于建立对电子元器件和电路行为的直观理解，而非仅仅停留在数据手册的参数记忆上。 1. 模拟电子学核心概念的重构： 我们将从晶体管（BJT与MOSFET）的物理工作原理出发，探讨它们在放大、开关和稳压电路中的实际应用。重点解析运算放大器（Op-Amp）的经典拓扑结构（反相、同相、积分、微分），不仅展示其理想模型，更深入讨论失真、噪声和频率响应的实际限制。通过丰富的案例分析，读者将学会如何根据特定的应用需求（如高精度测量、高频滤波）来选择和配置合适的模拟前端电路。 2. 数字逻辑与时序电路的严谨解析： 本书对数字逻辑的阐述将超越简单的布尔代数，聚焦于CMOS逻辑家族的电气特性，特别是传输延迟、扇入/扇出对系统速度的影响。在时序电路部分，我们将细致剖析触发器（Flip-Flops）的建立/保持时间要求，并以此为基础，构建同步与异步电路设计中常见的竞争冒险（Race Condition）规避策略。状态机的设计将采用Mealy和Moore模型，并结合硬件描述语言（如VHDL或Verilog的抽象概念）的思维模式进行讲解，强调状态图的可视化和验证过程。 3. 信号的采集与重建： ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）是连接物理世界与数字世界的关键。本书详细对比了SAR、逐次逼近、Sigma-Delta以及流水线型ADC的内部架构、转换速率与有效位数（ENOB）之间的权衡。读者将学习如何根据采样定理，科学地设计抗混叠滤波器，并理解量化噪声的统计特性。在数字输出端，我们探讨了脉冲宽度调制（PWM）的非线性误差、抖动（Jitter）对重建信号质量的影响，以及如何通过数字滤波技术优化输出波形。 第二部分：嵌入式计算核心——处理器架构与高效编程 本部分将处理器视为一个可编程的逻辑单元，深入探讨指令集架构和内存管理，以实现极致的性能和最低的资源消耗。 1. 处理器架构精要与流水线机制： 我们不局限于某一特定厂商的指令集，而是剖析RISC与CISC架构的根本差异。重点分析指令级并行性（ILP）的实现，如数据前推（Forwarding）和分支预测（Branch Prediction）如何提升指令吞吐量。通过解析一个简化的MIPS或ARM核心的微架构图，读者将能理解缓存命中/未命中对程序执行时间的影响，以及如何通过代码重排来优化流水线效率。 2. 低层内存管理与中断系统： 内存访问效率是嵌入式系统性能的瓶颈。本书详述了缓存的工作原理（直接映射、组相联），以及如何通过数据对齐和结构体填充来减少缓存未命中。在中断处理方面，我们将详细解析中断向量表、优先级仲裁逻辑以及上下文切换的开销，这对于设计实时性要求高的系统至关重要。理解硬件中断的原子操作，是编写无锁（Lock-free）或低锁并发代码的前提。 3. 编译、链接与嵌入式软件优化： 理解编译器如何将高级语言（如C/C++）转化为机器码至关重要。本书涵盖了编译器的优化选项（如-O2, -Os）对生成代码的影响，以及内联函数、循环展开等技术如何影响最终的执行速度和代码体积。链接器脚本的解析将帮助读者精确控制代码和数据在目标存储器中的布局，尤其是在资源极度受限的环境中。 第三部分：现代系统集成与通信协议的透视 本部分关注如何将多个异构组件高效、可靠地连接起来，形成一个完整的、具备数据交换能力的系统。 1. 通信协议的层次化理解： 本书将通信协议置于OSI模型的框架下进行分析，重点关注物理层（如差分信号、阻抗匹配）和数据链路层（如CRC校验、仲裁机制）。对于主流的串行通信，如UART、SPI和I2C，我们将超越基础配置，探讨它们在多主/多从环境中的时序冲突处理、错误检测与恢复机制。 2. 网络化嵌入式系统的设计挑战： 对于TCP/IP协议栈，本书侧重于嵌入式环境下的裁剪和优化，例如如何高效地实现DHCP、DNS解析，以及如何处理网络丢包和延迟对上层应用的影响。对于物联网相关的低功耗无线协议（如Bluetooth Low Energy或特定工业现场总线），我们着重分析其介质访问控制（MAC）层的能耗优化策略。 3. 传感器融合与数据预处理： 现代系统依赖于多源数据。本章探讨了如何使用卡尔曼滤波器（Kalman Filter）或互补滤波器等先进算法，对来自不同传感器（如加速度计、陀螺仪、磁力计）的数据进行时间同步和权重融合，以获得比任何单个传感器都更准确、更鲁棒的状态估计。重点在于理解噪声模型和系统模型的建立过程。 附录：实验设计与系统验证方法论 本书不提供特定板卡的驱动代码，而是提供一套通用的实验设计方法论。读者将学会如何使用通用开发工具链（如GDB调试器、逻辑分析仪、示波器）来验证和调试自己设计的电路和软件。实验目标在于验证理论假设，例如测量一个特定滤波器的实际截止频率，或量化一个缓存策略对程序运行时间的影响。 总结： 本书提供的是一套解决复杂电子与计算问题的思维工具箱，而非一套固定的操作手册。它旨在培养读者独立分析、设计、调试和优化下一代嵌入式系统的能力，使之能够从容应对任何新兴的硬件平台和技术挑战。学习本书后，您将能够自信地阅读任何微处理器或系统芯片的数据手册，并能设计出兼具性能、鲁棒性和效率的集成系统。

第1 章 Arduino 初体验
1-1 瞧！Arduino 微控板
1-1-1 Arduino 微控板简介
1-1-2 认识Arduino Uno 微控板
1-1-3 ATmega328P 单晶片简介
1-2 Arduino 开发环境简介
1-3 设计软体之基本架构
1-4 Arduino 首发
1-4-1 一闪一闪亮晶晶
1-4-2 彭恰恰

第2 章 快速数位I/O 控制
2-1 I/O 接脚规划函数
2-2 延迟函数
2-3 基本输出入装置
2-3-1 输入装置
2-3-2 输出装置
2-4 ON-OFF 控制
2-5 切换式控制
2-6 选择式控制
2-7 光控LED
2-8 声控LED
2-9 霹雳灯设计

第3 章 快速类比I/O 控制
3-1 类比输入与输出
3-2 数位化类比信号的操作
3-3 滑动式电位计与大功率LED
3-4 Arduino 程式之基本元素
3-4-1 常数、变数与资料型态
3-4-2 运算子
3-5 电压量测
3-6 声音量测
3-7 PC 调光灯
3-8 位置指示装置
3-9 LED 阵列位置指示
3-10 LED 阵列基本显示功能
3-11 LED 阵列动态显示功能

第4 章 键盘扫描与七节显示器
4-1 认识流程控制
4-2 认识阵列与指标
4-3 函数应用
4-3-1 位元操作函数
4-3-2 计时函数
4-3-3 发声函数
4-4 认识4 4 键盘装置
4-5 键盘扫描实作
4-5-1 基本键盘扫描
4-5-2 按键哔声功能
4-5-3 键位调整功能
4-6 认识七节显示器
4-7 驱动七节显示器实作
4-7-1 基本显示功能
4-7-2 跑马灯
4-7-3 基本人机介面
4-8 计时器设计
4-8-1 基本计时功能
4-8-2 指定数值倒数计时器
4-9 数位式时钟设计

第5 章 声音与音乐播放
5-1 认识发声方法与装置
5-2 自激式蜂鸣器测试
5-3 资料型态转换函数
5-4 播放DoReMi
5-5 魔法调音师
5-6 简易电子琴
5-7 歌曲播放器

第6 章 RGB LED 应用
6-1 认识RGB LED
6-2 RGB LED 基本控制
6-3 RGB LED 扫描式控制
6-4 串列式RGB LED 条驱动函数库
6-5 串列式RGB LED 条控制

第7 章 LCD 之驱动与应用
7-1 认识LCD 1602
7-2 LCD 1602 之相关函数
7-3 并列式驱动LCD
7-3-1 PC 传控LCD
7-3-2 漂浮的爱心
7-4 LCD 1602 之I2C 函数
7-5 I2C 驱动LCD 1602

第8 章 马达与伺服机之应用
8-1 认识直流马达与其驱动电路
8-2 直流马达控制
8-2-1 直流马达ON-OFF 控制
8-2-2 直流马达正反转控制
8-2-3 直流马达速度控制
8-3 认识步进马达与其驱动电路
8-3-1 认识步进马达
8-3-2 步进马达驱动函数库
8-4 步进马达控制
8-4-1 单极性驱动
8-4-2 双极性驱动
8-5 认识伺服机
8-6 伺服机之驱动函数
8-7 伺服机之应用
8-7-1 伺服机之基本应用
8-7-2 双轴伺服机之应用

第9 章 摇桿与加速计之应用
9-1 认识蘑菇头摇桿
9-2 蘑菇头摇桿之应用
9-3 认识Wii 手把
9-4 认识Wire 函数库
9-5 认识Wiichuck 函数库
9-6 基本Wii Nunchuck 之应用
9-6-1 观察Nunchuck
9-6-2 应用Nunchuck 摇桿控制伺服机
9-6-3 应用Nunchuck 加速器控制伺服机
9-7 认识加速计
9-8 认识SFE_MMA8452Q 函数库
9-9 MMA8452Q 加速计之应用

第10 章 近接与温湿度感测
10-1 认识红外线感测器
10-2 红外线感测器之应用
10-3 认识超音波感测器
10-4 超音波感测器之应用
10-5 认识DHT11 温湿度感测器
10-6 温度与湿度感测之应用
10-6-1 基本温度与湿度感测
10-6-2 LCD 显示温度与湿度

第11 章 蓝芽与XBEE 之应用
11-1 认识蓝芽模组
11-2 认识软体串列埠函数
11-3 PC 控制蓝芽模组
11-4 手机控制蓝芽模组

附录A 瞧！KTduino 积极体验板
A-1 强有力的电源供给电路
A-2 多采缤纷的RGB LED
A-3 特立独行的红外线与超音波感测器
A-4 蓝芽、七节显示器与蜂鸣器
A-5 LCD、LED 阵列与电位计
A-6 CdS、麦克风、摇桿与指拨开关
A-7 LED Bar、1W LED 与4x4 键盘
A-8 Arduino Uno 核心
A-9 Wii 手把、加速计与湿/温度感测器
A-10 双直流马达与继电器
A-11 匿踪步进马达
A-12 双轴伺服机

附录B 放在随书光碟中
附录B 备妥Arduino
B-1 下载与安装
B-2 中文化与字型设定

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书的时候，最大的感受就是它的专业性和系统性。作为一名有着一定编程基础，但对硬件控制涉足不深的工程师，我一直在寻找一本能够帮助我快速进入Arduino硬件开发领域，并且能够深入理解底层原理的书籍。这本书的名字——“Arduino全能微处理机实习”，准确地抓住了我的需求。“全能”二字预示着它涵盖了Arduino的方方面面，而“实习”则强调了动手实践的重要性。“强效解析”让我看到了它在技术深度上的追求，我希望它能不仅仅停留在表面的代码讲解，而是能够深入到微处理器的指令集、寄存器配置、中断处理等方面，让我真正理解Arduino是如何工作的。我特别期待书中能够包含一些进阶的主题，例如如何使用Arduino进行PWM（脉冲宽度调制）控制，实现电机速度的平滑调节；如何利用SPI或I2C通信协议与其他芯片或设备进行数据交换；甚至是如何优化代码，提高程序的运行效率和稳定性。我希望这本书能够提供一些具有挑战性的项目，例如构建一个基于Arduino的简易数据采集系统，能够长时间记录传感器数据并存储到SD卡中；或者开发一个能够与手机APP进行无线通信的智能家居控制模块。教学投影片光碟的附带，对于我这种喜欢通过视觉和听觉结合来学习的人来说，无疑是巨大的加分项，我希望光碟中的内容能够逻辑清晰，讲解生动，与书本内容相辅相成，进一步加深我的理解。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对DIY电子项目充满热情的手工爱好者，我喜欢动手制作各种有趣的小玩意儿。Arduino作为一款易于上手的微控制器，一直是我心目中的理想工具。这本书的标题“Arduino全能微处理机实习：强效解析(附范例及教学投影片光碟)”让我觉得它非常适合我这种喜欢边学边做的类型。“全能”意味着它能让我接触到Arduino的各种可能性，而“范例”更是我最看重的内容。我希望书中能够提供一系列从简单到复杂，富有创意的DIY项目，让我能够一步步地将书本上的知识转化为实际的作品。我期待书中能够包含一些趣味性强、视觉效果好的项目，比如如何利用Arduino制作一个能够响应音乐的LED灯光秀；如何构建一个简单的机器人，能够进行避障或者跟随；如何制作一个能够根据环境变化而改变形态的互动装置。我希望书中对于每个项目的讲解都非常详细，从电路连接图、元器件清单，到代码实现、功能调试，都能够清晰地展示。我希望代码部分能够有详细的注释，让我能够理解每一行代码的含义。教学投影片光碟的价值在于，它可以将书本上的枯燥知识变得更加生动有趣，我希望光碟中的演示能够直观地展示项目的最终效果，并清晰地讲解制作过程中的关键步骤，这样我才能更好地将书本上的知识与实际操作相结合，创作出属于自己的独特作品。

评分☆☆☆☆☆

我对Arduino的兴趣主要源于对自动化和物联网的向往。我希望通过学习Arduino，能够搭建出一些能够连接互联网，实现远程控制和数据交互的设备。这本书的名称“Arduino全能微处理机实习：强效解析(附范例及教学投影片光碟)”引起了我的注意，特别是“强效解析”和“范例”这两个词。我希望这本书能够提供给我一套完整而高效的学习路径，不仅仅是罗列一些零散的知识点，而是能够将Arduino的各个功能模块串联起来，形成一个有机的整体。我期待书中能够深入讲解如何利用Arduino连接Wi-Fi模块或以太网模块，实现与互联网的通信；如何使用MQTT等协议，构建一个简单的物联网应用，比如通过手机APP远程控制家里的灯光或者监测温度。我希望书中能够提供一些具有实际应用价值的范例，例如如何制作一个智能温湿度监测站，并将数据上传到云平台；如何构建一个基于Arduino的家庭安防系统，能够通过网络发送警报信息。我希望书中对于网络通信部分的讲解能够非常详细，包含具体的代码实现和配置步骤，让我能够清晰地理解其中的原理。教学投影片光碟的附带，对于我这种喜欢边看视频边动手实践的学习者来说，是非常有吸引力的，我希望光碟中的内容能够专业且实用，能够帮助我快速掌握书中讲解的各种联网技术。

评分☆☆☆☆☆

我是一位刚刚接触Arduino的大学生，对这个领域充满了好奇和热情。在选择学习资料的时候，我非常看重书籍的易读性和趣味性，毕竟学习过程本身也应该是一件快乐的事情。这本书的名字——“Arduino全能微处理机实习：强效解析(附范例及教学投影片光碟)”——听起来虽然有些技术性，但“范例”和“教学投影片光碟”这两点深深吸引了我。我最希望看到的是书中能够用非常形象生动的语言，结合大量的图片和图示，来讲解Arduino的各个模块。例如，当讲解到数字输入输出时，希望能够用简单的电路图来展示如何连接LED灯和按钮；当讲解到模拟输入时，希望能够用实际生活中的例子，比如测量光线强度，来解释模拟信号的采集过程。我期待书中能够有非常多的小型的、易于实现的范例，让我能够快速地搭建出能够工作的原型，从而获得成就感。比如，如何制作一个简单的交通灯控制器，如何用按钮控制电机的正反转，如何用超声波传感器制作一个简单的测距仪。这些小项目不仅能帮助我巩固基础知识，还能激发我进一步探索的兴趣。教学投影片光碟的价值对于我来说尤其重要，因为我可以在课堂之余，按照自己的节奏反复观看教学视频，遇到不明白的地方可以随时暂停、回放，这比单纯地阅读文字要高效得多。我希望光碟中的老师能够充满激情，讲解清晰，能够真正地带动我学习的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这套书简直就是我探索Arduino世界的终极指南！我一直对嵌入式系统和机器人技术很感兴趣，但总是觉得无从下手。市面上关于Arduino的书籍很多，但我被这本书的名字吸引住了——“全能微处理机实习”，听起来就非常全面和实践性强。而且“强效解析”和“附范例及教学投影片光碟”更是让我看到了它强大的学习支持。我特别期待书中能够深入浅出地讲解Arduino的各个核心组件，比如微处理器的工作原理、各种传感器的接口方式、执行器（如电机、舵机）的驱动方法等等。我希望它能像一个经验丰富的老师一样，一步步引导我完成各种有趣的实践项目。我期待的内容包括但不限于：如何构建一个简单的LED闪烁程序，然后逐步升级到控制RGB LED，实现更丰富的色彩变化；如何读取各种传感器的数据，比如温度、湿度、光照强度，并将这些数据通过串口发送到电脑上进行显示和分析；如何利用Arduino控制直流电机和步进电机，实现简单的运动控制，比如制作一个自动循迹小车或者一个简单的机械臂。这本书的排版和图示也是我关注的重点，我希望它能够清晰地展示电路连接图和代码结构，方便我理解和模仿。而且，能够附带教学投影片光碟，这对于自学来说简直是锦上添花，我可以随时回顾课程内容，巩固学习效果。总之，我希望这本书能够让我从一个完全的初学者，迅速成长为一个能够独立完成Arduino项目的爱好者。