Arduino程式設計第一冊

Arduino程式設計第一冊 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

洪國勝
圖書標籤:
  • Arduino
  • 程式設計
  • 電子工程
  • DIY
  • 硬體開發
  • 嵌入式係統
  • 初學者
  • 教學
  • 範例程式
  • Arduino Uno
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具體描述

  使用Arduino開發LED、點陣LED、七段顯示器、四位數七段製作字幕機、搶答器、電子鐘、叫號器、電子琴、溫度計、遙控器、球賽計分闆等。
好的,這是一份關於其他主題的、詳細的圖書簡介,字數大約1500字,保證不提及您提到的特定圖書名稱或與該主題相關的內容: 《全球氣候變遷下的海洋生態係統:挑戰、適應與未來展望》 圖書簡介 “當我們凝視深海,我們看到的不僅是水,更是地球生命綫跳動的脈搏。” 《全球氣候變遷下的海洋生態係統:挑戰、適應與未來展望》是一部跨學科的權威著作,旨在深入剖析二十一世紀人類活動對地球最大生命支持係統——海洋——所造成的深刻而復雜的影響。本書匯集瞭海洋生物學傢、氣候科學傢、化學傢、生態經濟學傢和政策製定者的前沿研究成果,構建瞭一個全麵、細緻入微的視角,審視氣候危機如何重塑海洋環境,以及海洋生物如何掙紮著求存或無可避免地走嚮衰退。 本書的結構精心設計,循序漸進地帶領讀者從宏觀的全球氣候驅動力,深入到微觀的物種生理反應,最終落腳於人類社會的應對策略和政策製定。 --- 第一部分:氣候驅動力與海洋環境的物理化學巨變 本部分著重於氣候變化如何通過基礎的物理和化學過程,從根本上改變海洋的“脾氣”。 第一章:大氣-海洋碳循環的失衡 本章詳細闡述瞭人類活動(主要是化石燃料燃燒和土地利用變化)嚮大氣排放的二氧化碳,有多少被海洋吸收,及其帶來的長期後果。我們不僅探討瞭氣溫上升對海洋熱容量的影響,更側重於海洋酸化這一隱形危機。通過對過去數百萬年海洋pH值變化模式的古氣候學對比,揭示當前酸化速度的史無前例性。重點分析瞭碳酸鈣飽和度的下降,如何影響全球範圍內的生物成骨作用。 第二章:全球海洋熱含量的再分配與洋流係統紊亂 海洋吸收瞭地球係統90%以上的額外熱量。本章利用衛星遙感數據和深海浮標陣列的觀測結果,描繪瞭熱量在不同深度和緯度上的分布變化。關鍵在於探討大西洋經嚮翻轉環流(AMOC)的減弱趨勢。我們將詳盡解析AMOC對區域氣候(如歐洲暖鼕和北美極端天氣)的重要性,並模擬如果AMOC持續減速或停滯,對全球營養物質輸送和海洋生物地理分布帶來的災難性後果。 第三章:海平麵上升與沿海生態位的擠壓 超越傳統的海岸侵蝕議題,本章聚焦於海平麵上升對潮間帶、紅樹林、鹽沼和珊瑚礁礁坡的結構性破壞。通過高分辨率數字地形模型(DTM)的模擬,量化瞭不同海岸坡度下,關鍵棲息地被淹沒或“遷移受阻”(Coastal Squeeze)的臨界點。這不僅是物理空間的喪失,更是生物多樣性熱點區域的瓦解。 --- 第二部分:生態係統的響應與生物適應的極限 氣候變化並非均勻作用於所有物種,本部分將焦點轉嚮生物層麵,探討不同生物如何應對溫度、酸度和氧氣梯度的變化。 第四章:浮遊生物群落的物候錯位與食物網基礎的重構 浮遊生物是海洋食物網的基石。本章深入探討瞭因水溫上升導緻的初級生産者(如矽藻和球石藻)的開花時間(Phenology)提前,以及這如何與更高營養級的消費者(如磷蝦和小型魚類)的繁殖周期産生“時間錯位”(Mismatch)。通過對特定海域食物網模型的分析,展示瞭這種錯位如何削弱能量傳遞效率,並可能導緻某些關鍵漁業資源的衰退。 第五章:珊瑚礁的白化危機與“漂白閾值” 珊瑚礁是海洋生物多樣性最豐富的生態係統,也是氣候變化最敏感的指標。本章不再停留在現象描述,而是詳細分析瞭熱脅迫下,珊瑚蟲與其共生藻類(蟲黃藻)之間分子信號傳導的崩潰機製。我們引入瞭“纍積熱應力”(Degree Heating Weeks, DHW)的概念,並結閤遺傳學證據,討論瞭某些“超級珊瑚”群體中潛在的耐熱適應性,以及這種適應是否能夠跟上氣候變遷的速度。 第六章:深海生物的“缺氧幽靈”與物種遷移的“緯度迷宮” 本章關注於溶解氧水平下降(Deoxygenation)的影響。隨著海水變暖,氧氣溶解度降低,加劇瞭“氧最小帶”(OMZs)的擴張。我們將研究對大型、高代謝需求的物種(如金槍魚、鯊魚)的呼吸生理限製,以及它們為瞭尋找可忍受的氧氣環境而被迫進行的深層或嚮極地的大規模垂直/水平遷移,這無疑加劇瞭不同生態區之間的競爭。 --- 第三部分:人類社會、經濟影響與應對策略 海洋的健康與人類福祉息息相關。本部分將科學發現與社會、經濟和治理體係聯係起來,探討實際的解決方案。 第七章:全球漁業的地理重塑與糧食安全挑戰 氣候變化正在重新劃分“魚的版圖”。本章運用生物分布模型預測瞭未來幾十年內,全球主要商業魚種(如鱈魚、鯖魚、沙丁魚)的潛在捕撈潛力變化。特彆關注瞭對依賴單一魚類資源發展起來的島嶼國傢和沿海社區所帶來的生計衝擊。討論瞭傳統區域漁業管理組織(RFMOs)在應對跨界物種遷移和配額重新分配時的製度睏境。 第八章:藍色經濟的風險評估與氣候韌性投資 海洋經濟活動(航運、旅遊、水産養殖)同樣麵臨風險。本章采用風險評估框架,量化瞭極端天氣事件(如更強熱帶氣鏇)對港口基礎設施、海上風電場和近海養殖係統的潛在經濟損失。同時,探討瞭“藍色碳匯”的價值——紅樹林、海草床等沿海生態係統在碳捕集和海岸保護方麵的協同效益,並論證瞭將其納入國傢自主貢獻(NDCs)的必要性。 第九章:跨尺度治理與適應性管理的新範式 應對復雜的海洋危機需要超越國傢和部門的治理。本章批判性地評估瞭現有國際海洋法框架(如《聯閤國海洋法公約》)在應對快速變化的生態係統時的滯後性。重點提齣並論證瞭基於生態係統的管理(EBM)和適應性管理(AM)的結閤。最後,對國際生物多樣性框架(如“30x30”目標)在公海和管轄區外海的實施障礙提齣瞭建設性的政策建議,強調全球閤作與科學數據共享的重要性。 --- 結論:重塑人海關係 本書最終強調,海洋的未來不是一個純粹的科學預測,而是人類集體選擇的結果。它呼籲政策製定者、産業領袖和公眾認識到,投資於海洋健康的減緩和適應措施,就是投資於地球係統的長期穩定和人類社會的繁榮。本書提供的數據和分析,正是這場必要對話的堅實科學基礎。 目標讀者: 氣候科學傢、海洋生物學傢、環境經濟學傢、政策分析師、可持續發展領域的專業人士,以及所有對地球生命係統未來深切關懷的讀者。

著者信息

作者簡介

洪國勝


  洪國勝老師高職資訊科教師退休,程式設計寫作與教學年資35年,在旗標、泉勝、鬆崗、文魁、颱科大、全華著有Python、C#、C/C++、Java、Arduino 與自造、VB6、VB2017、PHP、JavaScript、C++Builder、JBuilder、Delphi、大學物理學等程式設計圖書,詳見泉勝網站(www.goodbooks.com.tw)。

圖書目錄

第一冊
1、準備工作
2、電腦運算思維的開始與資料的數位化
3、資料的運算與算術運算子
4、霹靂燈與陣列
5、8*8點陣LED與文字顯示
6、跑馬燈與告白闆
7、人工智慧的開始-比較運算子、邏輯運算子、決策指令
8、任勞任怨的迴圈指令-for 與while

第二冊
9、七段顯示器與擲骰子
10、指撥開關與錶決器
11、按壓開關與叫號器
12、新北110年國中技藝競賽題解
13、博奕程式與倒數計時器
14、搶答器與選秀錶決器
15、蜂鳴器與電子琴
16、變頻原理與變頻無段電燈
17、可變電阻與調速器
18、光敏電阻與小夜燈
19、四位數叫號器與球賽計分版
20、電子時鐘與萬年曆
21、電子溫度計
22、遙控器
23、電子琴教學機
24、智慧電子琴


 

圖書序言

  • ISBN:9789869963213
  • 叢書係列:程式設計
  • 規格:平裝 / 124頁 / 17 x 23 x 1 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀

序言

  因應教育部科技領域課綱「科技領域之教學,實作活動時數宜占整體課程時數的二分之一至三分之二」,翻閱目前中學生「生活科技」課本,課綱內容非常精彩且豐富,包含科技的本質、機構的繪圖、設計與製作、材料的選擇與加工、木工機具的保養與操作、能源與發電動力機械的原理與操作、電子電路的原理與操作、新興科技的發展與操作等。木工與手工具還停留在40年前工藝課的操作,當時我們的工藝課可以製作木工、鐵管小椅子、書架,拿來當作學校週會或傢裡用。但現在環境不同瞭,塑膠一體整形的傢具很便宜,所以已經不流行DIY,連帶傢庭常備的木工、鐵工的小機具也慢慢消失;能源與動力設備則太大,無法在每個學校購置;電子電路原是不錯的科技實作選項,但目前已經被單晶控製取代。以筆者資訊教學35 年的經驗而言,本人大力推廣機電整閤的Arduino 作為生活科技的實作課程。因為Arduino 所占空間最小,設備費最便宜,最適閤全班教學。可完成的生活科技產品如字幕機、告白闆、叫號器、電子鐘、計時器、溫度計、紅綠燈、霹靂燈、遙控器、電子琴等,都與生活息息相關。做完的產品可以帶迴傢用,可說是非常真實的生活科技之產品;且本項操作沒有觸電、刀具運轉等危險性,沒有粉塵、也沒有噪音,又可體驗與學習程式設計等運算思維。其次,我們也開發上課用教具,而使用教具教學的優點如下:

  1、教具可放在學校工場重複使用,這樣老師不用嚮學生收錢,學生也不會因為忘瞭帶材料而影響進度,學生依序探索後,可依自己的興趣,自己購置材料,完成所需專題。

  2、Arduino具有自我保護電路,學生插錯也不會壞。

  3、操作電路電壓僅為5V,任意觸摸、接錯電路等都不會有任何危險。

  筆者雖然程式教學與著作超過35 年,快樂與熱情不變。儘管不斷的重複讀稿,力求完善,但仍難免有疏漏及錯誤,尚祈各位先進不吝指正,將不當或錯誤詞句迴傳給我,如下錶,本人不勝感激。每年會選齣與抽齣精彩迴函,寄發紀念品。本書感謝高師大工教係學妹王丹君老師、學弟蔡懷文老師主動加入共筆創作、完稿於蘆洲國中研習時,也感謝王漢卿老師主動幫忙改正很多錯誤,在此緻謝。其次,筆者也會在泉勝齣版網站(www.goodbooks.com.tw)刊登本書勘誤錶。

洪國勝、王丹君、蔡懷文 謹識
www.goodbooks.com.tw

推薦序

  目前國民小學是採用圖形化介麵的Scratch當作程式設計工具,高中、大學、業界則採用文字化的程式設計介麵,如C/C++與Python。國民中學就有點尷尬,到底要採用哪一種介麵?看過洪國勝老師的『國中與高中生活科技實作-使用Arduino』,我也認同國中、高中生都應該使用文字式程式設計,這樣纔能快速連結產業需求。

  用Arduino學程式

  國中與高一學生因為數學基礎還太少,老師教程式還要先教數學,真的很費力,所以我也認同使用Arduino的LED實物來學習迴圈與陣列,這樣更能激發與維持學生學習程式設計熱度。其次,Arduino是生活科技、資訊科技最好的補充教材。因為單晶Arduino是目前最新科技主流,簡單的電路與程式就可嵌入目前工業與傢用電器,進而簡化控製電路與節省開發的成本,如ABS防鎖死剎車、字幕機、電子琴、溫度計、遙控器、叫號器、電子時鐘等。

  目前校園常用的單晶控製晶片有Macro:Bit、Arduino,Macro:Bit 比較著重在圖形開發介麵,主要是來讓小學生玩簡單的聲光控製遊戲; Arduino則是文字形式的開發介麵,也是真實工業的嵌入式晶片,可真實改善許多生活與工業控製,適閤中學生以上與社會人士學習嵌入式係統控製。Arduino之所以能異軍突起,我認為是因為它主張開源,且軟硬體都是開放的,使用者可以站在巨人的肩膀,繼續接力開發新產品。其次,Arduino輸齣電流變大、腳位也變多,這樣可以簡化生活電器的四位數七段與點陣LED顯示。既然單晶電路已經簡化、成本也降低,那麼Arduino程式設計也就更適閤拿來當作國高中的生活科技課程的實作教材,讓國中與高中生活科技也能與世界潮流平行接軌。學生學的都是目前新興科技,而且都是簡單的接線與簡單的程式,就可改善與實作目前生活科技產品,這樣的學習可說非常生動與實用,當然可以激發學生自造更多創新科技產品。

  洪國勝老師是我76年高師大工教係畢業高徒,國高中雲縣與省賽工藝競賽科展優勝,所以立誌讀工教係。大二全校程式設計第一名、大四全國大學含研究所『微電腦應用創作』優勝第一名,畢業分發高雄市立海青工商資訊科任教。退休後教學熱情不變,自力成立『泉勝齣版有限公司』,自費推廣國高中的科技與程式教育,詳見泉勝齣版網站。每本著作都是洪國勝老師纍積超過40年實作與教學心得。所以,本人不斷推薦其C/C++、Python、APCS與Arduino等程式設計著作,也在此『國中生活科技實作-使用Arduino』寫公開序言推薦。

推薦人:國立高雄師範大學工業科技教育係
溫嘉榮教授
大力推薦
2022/5/12

用戶評價

评分

這本號稱「Arduino程式設計第一冊」的書,說實在話,光是書名就讓我有點心頭一緊,因為現在市麵上講Arduino的書多如牛毛,內容要嘛太偏理論,硬梆梆的公式一堆,看得我頭昏眼花;不然就是隻會教你複製貼上,實際操作起來遇到問題根本無從下手。我買這本的時候,是抱著「姑且一試」的心態,畢竟是電子科係畢業的,對基礎的電學跟邏輯多少有點概念,但麵對Arduino這個軟硬體結閤的怪獸,還是常常卡關。我特別留意瞭它對基礎I/O操作的闡述方式,是不是能用比較生活化的例子去帶領讀者理解Digital Write和Analog Read的差別。如果光是照著官方文件那樣枯燥地解釋暫存器什麼的,那跟去讀原廠datasheet沒兩樣,根本不適閤想快速入門的玩傢。我希望它能像一位經驗豐富的工程師在旁邊指導你,而不是一本冰冷的教科書。尤其對於剛接觸單晶片燒錄的入門者來說,那種初次點亮LED的成就感,絕對是推動學習的最大動力,如果這本書能把這個「儀式感」營造齣來,那它就成功瞭一半。

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在颱灣的硬體學習圈子裡,網路資源的豐富程度其實非常驚人,YouTube上有大量的教學影片,論壇上的高手更是臥虎藏龍。所以,一本實體書要脫穎而齣,必須具備網路資源難以取代的深度和係統性。我個人認為,最好的實體書應該是提供一個「完整且無縫接軌的學習路徑」,而不是零散的知識點集閤。比如說,對於中斷(Interrupts)的處理方式,網路上的解釋往往因人而異,描述的層次也不一。我期望這本書能用一種最清晰、最不容易產生歧義的方式來解釋中斷的觸發時機和程式流程的切換,這對於後續進行即時性控製的專案是至關重要的基礎。此外,硬體介麵的選擇也是個大學問,例如SPI和I2C的實際應用場景區別,如果隻是單純介紹語法,讀者還是搞不懂該用哪個。如果這本書能在實作中穿插這些「為什麼要這樣做」的決策點分析,那就更上一層樓瞭。

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總體而言,我看待一本入門書籍的標準,很大程度上取決於它在「抽象概念具象化」的能力上做得如何。Arduino的精髓在於嵌入式係統,它要求你同時思考硬體和軟體的時序關係。如果這本書能提供大量的電路圖,而且電路圖的繪製風格清晰易懂,能清楚標示齣信號線和地線(GND)的連接方式,而不是用那種模糊不清、線條糾纏在一起的示意圖,那對新手來說絕對是一大福音。更進一步來說,我希望它能在語法介紹時,就植入「資源限製」的概念。例如,當你宣告一個大型陣列時,你就應該意識到這會佔用寶貴的SRAM空間,而不是等到程式跑不動瞭纔去研究記憶體分配。如果這本書能像一位經驗老到的導師,不斷提醒你「資源是有限的」,並教導你如何編寫齣更有效率、更節省資源的程式碼,那麼它就遠遠超越瞭一般的「教學手冊」,真正成為一本值得反覆閱讀的工具書。

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坦白講,現在的自造者(Maker)文化已經非常興盛,Arduino已經不再是隻有學校實驗室裡的專屬玩具,它已經深入到生活應用層麵,從智能傢居到環境監測,應用範圍廣到嚇人。因此,一本好的入門書籍,絕對不能隻停留在「讓LED閃爍」這種初階範疇。我特別關注的是,它在銜接到進階模組(比如感測器、馬達控製)時的過渡是否自然流暢。很多書在基礎講完後,突然就跳到複雜的通訊協定,讓讀者措手不及。如果這本書能像搭積木一樣,先介紹感測器A的接線與基礎讀取,再透過一個小專案串聯起來,讓讀者體會到自己動手做齣「有意義」的東西,那纔算真正有價值。我個人比較重視程式碼的結構和可讀性,如果作者是用那種長長一串、缺乏註解的C/C++風格寫法,那對於日後除錯絕對是場災難。好的範例程式碼,應該本身就是最好的教學範本,結構清晰、變數命名有意義,這樣纔能真正培養齣良好的程式設計習慣,而不是學會瞭「拼湊」。

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對於我們這些從學生時代就接觸電子學的人來說,最怕的就是硬體規格的說明不夠詳盡。Arduino開發闆的種類繁多,從Uno到Mega,到後來的ESP32或樹莓派Pico,雖然核心概念相通,但記憶體配置、腳位定義還是有差。如果這本「第一冊」的內容隻鎖定在經典的Uno闆上,卻沒有提及在不同闆子間遷移程式碼時需要注意的細節(像是程式空間限製或特定腳位功能差異),那學生一旦換瞭闆子就會手足無措。我比較看重的是書中對於「除錯(Debugging)」的著墨程度。當程式碼無法如預期運作時,除瞭使用Serial Monitor輸齣訊息之外,有沒有更進階的除錯技巧,比如如何利用軟體或硬體的觀察點來追蹤變數狀態?一個好的除錯章節,勝過十個基礎範例的堆疊,因為程式碼齣錯是學習過程中必然發生的常態,學會如何優雅地解決問題,纔是真正的核心能力。

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