本書以動手玩Arduino為概念，以初學者角度切入，設計多元實作範例，為入門與專題應用的最佳學習專書。
適用於高級中等學校108課綱之跨領域實作課程、多元選修、專題實作、彈性學習等。專題實作單元包含【相關知識】、【函式說明】、【實作練習】三大部份，以生活化的單元教學設計引導，提高學生學習興趣、培養創意思考及解決問題等素養能力。
學習最容易：
本書強調在玩創意，使用Arduino公司提供的免費Arduino IDE軟體，搭配ATtiny85開發板，所有的實作範例皆有詳細說明，易學易用，可以隨興趣及喜好，快速、輕鬆組裝具有創意的「互動設計」應用電路。
學習花費少：
本書硬體使用ATtiny85開發板、周邊元件及模組皆可在電子通路或網站上購得且價格便宜。ATtiny85 開發板最大特色是支援 Arduino IDE 軟體開發及大部份的Arduino 函式庫。
學習資源多：
Arduino採開放源碼（Open-source）理念，在官網上可以找到技術支援資料，網路上也提供相當豐富的共享資源。
應用生活化：
本書提供實作專題內容包含霹靂燈、全彩呼吸燈、全彩廣告燈、調光燈、觸控燈、電子輪盤、字幕機、電子碼表、60 秒計時器、自動抽號機、觸控調光燈、音樂盒、數位電壓表、小夜燈、電子測距計、電子溫度計、電子溫溼度計、智能檯燈、數位電子時鐘等。
具体描述
深入探索单片机世界的奇妙之旅：从基础概念到实用项目 本书旨在带领读者跨越从数字电路基础到嵌入式系统应用的广阔领域，提供一个系统化、实践驱动的学习路径。我们不会局限于特定的微控制器平台，而是聚焦于通用的电子学原理、编程思维的建立以及项目实现的完整流程。 第一部分：电子学基石与工具箱的构建 在深入微控制器编程之前，理解电子系统的基本运作机制至关重要。本部分将从最核心的元件开始，为读者打下坚实的理论基础。 第一章：电路理论的再认识 我们将重温欧姆定律、基尔霍夫定律在实际电路中的应用，并探讨不同类型的电阻、电容和电感如何影响电路的性能。重点在于理解这些无源元件在不同频率下的行为，以及它们在滤波、定时电路中的作用。此外，还将介绍二极管和晶体管的基本特性，这些是所有现代电子设备开关和放大功能的基础。我们不会停留在理论公式，而是通过仿真工具（如LTSpice或类似环境）展示这些定律在实际电路连接中的直观效果。 第二章：测量与调试的艺术 没有准确的测量，就没有可靠的设计。本章将详细介绍示波器（模拟与数字）、万用表、逻辑分析仪等关键测试设备的使用方法。着重讲解如何设置探头、触发模式、理解波形失真，以及如何利用这些工具诊断电路中的瞬态问题或信号完整性挑战。实践案例将包括测量RC充放电曲线，以及分析数字信号的上升沿和下降沿时间。 第三章：面包板上的快速原型制作 快速原型设计是创客文化的核心。本章将指导读者如何高效地使用面包板、跳线、杜邦线进行无焊连接。我们将介绍如何组织元件布局以减少寄生效应，并提供构建稳定电源轨和接地回路的最佳实践。针对初学者易犯的错误，如电源反接、短路等，提供即时检测和预防的技巧。 第二部分：微控制器世界的通用编程范式 本部分将把焦点从硬件转向控制核心——微控制器。我们采用一种平台无关（或通用性强）的视角，探讨嵌入式软件设计的核心原则。 第四章：C/C++在嵌入式环境中的精要 虽然许多微控制器生态系统提供基于图形化或特定脚本的编程方式，但掌握C/C++是进行高效、底层开发的关键。本章将深入探讨C语言中与硬件交互最关键的特性：位操作（位移、逻辑运算）、指针和数组（内存映射的理解）、`volatile`关键字的正确使用，以及函数调用栈的工作原理。我们将对比高级语言的抽象与底层代码的直接控制之间的权衡。 第五章：中断驱动与实时响应 在需要快速响应外部事件的系统中，轮询（Polling）是低效的。本章将详细讲解中断服务程序（ISR）的设计原则、优先级管理和上下文保存。重点讨论如何安全地在ISR和主程序之间共享数据（例如，使用临界区或原子操作），以避免竞态条件。还将涉及定时器/计数器的配置，用于生成精确的时间间隔或脉冲宽度调制（PWM）。 第六章：数据通信协议的剖析 现代嵌入式系统很少是孤立的。本章将全面解析几种主要的串行通信协议，不仅仅停留在“如何使用库函数”，而是深入探究其底层机制。 UART (通用异步收发传输)： 讲解波特率的计算、奇偶校验位的作用，以及RS-232/TTL电平的转换需求。 I2C (IIC)： 详细阐述主从架构、地址寻址、仲裁机制，以及如何处理多设备共享总线的情况。 SPI (串行外设接口)： 深入探讨片选（CS）、时钟极性与相位（CPOL/CPHA）的四种模式，及其在高速数据传输中的优势。 第七章：存储器管理与固件优化 微控制器的资源（RAM和Flash）通常非常有限。本章将指导读者如何进行内存敏感的编程。讲解堆（Heap）和栈（Stack）在嵌入式系统中的区别和限制，以及数据在不同存储区域（如EEPROM/Flash的写入限制）的存储策略。此外，还会介绍代码优化技术，如函数内联、常量折叠和编译器优化等级的选择，以减小固件体积并提高执行速度。 第三部分：从传感器到执行器的全栈项目实现 本部分将理论与实践紧密结合，通过构建复杂的多组件系统，展示前述知识的应用。 第八章：传感器数据采集与信号调理 本章关注如何可靠地从物理世界获取数据。我们将探讨各类传感器（如温度、湿度、光照、加速度计）的工作原理，特别是模拟信号到数字信号的转换过程。重点讲解模数转换器（ADC）的分辨率、采样率的影响，以及如何进行数字滤波（如简单的移动平均滤波或更复杂的卡尔曼滤波的初步概念）以消除噪声。 第九章：驱动与功率控制 微控制器I/O引脚的电流输出能力非常有限，因此需要接口电路来驱动负载。本章将介绍如何使用晶体管（BJT和MOSFET）作为开关，驱动高功率的直流电机、步进电机和继电器。讨论电机控制中的反电动势保护（续流二极管）和PWM调速的精确性问题。 第十章：人机交互界面的构建 实现有效的反馈机制是项目成功的关键。本章将覆盖基础的LED矩阵驱动、字符型LCD（如1602）的初始化与控制，以及更先进的图形化OLED屏幕的SPI/I2C驱动。同时，也将涉及输入设备如按钮矩阵的去抖动处理技术（硬件与软件）。 第十一章：构建模块化与可维护的代码结构 一个成功的嵌入式项目需要良好的架构。本章引导读者采用分层设计思想：将硬件抽象层（HAL）、设备驱动层、中间件层和应用逻辑层清晰划分。介绍如何使用头文件和源文件进行模块化编程，以及版本控制工具（如Git）在嵌入式开发流程中的重要性，确保项目代码的长久可维护性。 通过以上系统化的学习路径，读者将不仅掌握某一特定开发板的使用技巧，更能理解底层电子设计与上层软件逻辑如何协同工作，为未来应对更复杂、更具挑战性的嵌入式系统开发打下坚实的基础。
著者信息
图书目录
Chapter 1 認識 Arduino
Chapter 2 Arduino 語言基礎
Chapter 3 發光二極體互動設計
Chapter 4 開關互動設計
Chapter 5 矩陣型 LED 互動設計
Chapter 6 七段顯示器互動設計
Chapter 7 液晶顯示器互動設計
Chapter 8 OLED 顯示器互動設計
Chapter 9 聲音元件互動設計
Chapter 10 感測器互動設計
Appendix A ASCII 碼
Appendix B 實習器材表
Appendix C Arduino 燒錄器製作
Appendix D Arduino 模擬軟體
Chapter 2 Arduino 語言基礎
Chapter 3 發光二極體互動設計
Chapter 4 開關互動設計
Chapter 5 矩陣型 LED 互動設計
Chapter 6 七段顯示器互動設計
Chapter 7 液晶顯示器互動設計
Chapter 8 OLED 顯示器互動設計
Chapter 9 聲音元件互動設計
Chapter 10 感測器互動設計
Appendix A ASCII 碼
Appendix B 實習器材表
Appendix C Arduino 燒錄器製作
Appendix D Arduino 模擬軟體
图书试读
用户评价
评分
我作为一个已经有几年电子制作经验的老手，本来以为这种面向“超简单”的书籍对我来说可能信息量太少，但出乎意料的是，它在一些深入细节的处理上，反而给了我新的启发。很多进阶的书籍在提到 ATtiny85 时，往往只是将其视为 Arduino Uno 的一个缩水版，但这本书却非常细致地挖掘了它作为独立芯片的潜力，比如如何利用其内部的 ADC 进行更精密的电压测量，或者如何通过软件技巧模拟出一些缺失的功能。特别是关于 Bootloader 的烧录和自定义固件的章节，讲得非常透彻，让我理解了为什么有时候用 Arduino IDE 上传代码会失败，以及如何用更底层的工具来控制它。这本书的优势在于，它没有仅仅停留在 Arduino 框架的封装上，而是鼓励读者去探索芯片本身的特性。那种对资源限制的优化和利用的讨论，对于我这种想把项目做得更小、功耗更低的 DIYer 来说，简直是宝典级别的存在。它的深度和广度，远远超出了“简单”这个词所能暗示的范围。
评分最让我感到惊喜的是，这本书并没有局限于传统的“点灯、读温度”这些老套路，它在“互动设计”这个主题上做出了很多新颖的尝试。比如，它讲解了如何利用 ATtiny85 制作一个简单的音乐合成器，通过控制方波的频率来演奏旋律，这对我触动很大，因为这让我看到了微控制器在声音创作领域的可能性。另一个印象深刻的是关于低功耗睡眠模式的实践，书中详细演示了如何让芯片进入深度睡眠，只在特定外部事件（比如按键按下）被触发时才唤醒，并计算了这种模式下电池的理论续航时间。这些设计思路，彻底颠覆了我对微控制器只能是“一直跑”的刻板印象，让我开始思考如何将这些小型芯片应用到需要长期部署的便携式设备中。这本书成功地将技术知识与创意实现紧密地结合在一起，激励人去思考更广阔的应用场景。
评分这本关于 ATtiny85 互动设计的书，简直是为初学者量身定做的入门指南。作者的讲解风格极其亲切自然，完全没有那种高高在上的技术腔调。我记得最清楚的是它对基础概念的拆解，比如如何理解微控制器的时钟、寄存器这些听起来很吓人的词汇，但书里把它比喻成日常生活中的小开关和指示灯，一下子就明白了。尤其是在讲到 PWM 调光和模拟输入读取时，代码示例清晰到令人感动，每一步骤都配有详尽的文字说明，生怕你跟不上。我拿到手后，连 Arduino IDE 都没怎么接触过，但跟着书里的步骤，用最简单的元器件，居然成功点亮了 LED 并让它平滑地呼吸起来。那种“我真的做到了”的成就感，是看其他那些上来就堆砌复杂电路图的书籍体验不到的。它强调的是“动手”，所以很多实验都是建立在面包板上，工具要求极低，真正体现了“超简单”的精髓，让你毫不畏惧地踏入嵌入式世界的门槛。这套书的结构安排非常合理，从最基本的“点灯”开始，逐步过渡到传感器数据采集，每完成一个项目，都会让你对 ATtiny85 的潜力有更深一层的认识。
评分我通常比较注重项目代码的规范性和可移植性，这一点在这本书的实践案例中得到了很好的体现。很多入门级的教程代码写得非常随意，变量名随意拼凑，结构也一团乱麻，导致后期想要在此基础上增加新功能时，简直是灾难。这本书提供的所有示例代码，都保持了高度的模块化和清晰的注释风格。作者似乎非常在意“代码的可读性”，即使是实现一个简单的闪烁功能，他也会用函数封装，并给出明确的输入输出说明。更值得称赞的是，书中明确指出了 ATtiny85 在不同 Arduino 核心包下的细微差异，并指导读者如何调整参数以确保代码在不同开发环境下的兼容性。这种对软件工程基础的强调，对于希望将兴趣爱好转化为长期项目的读者来说，是非常有价值的“软技能”培训，远比单纯的“能跑起来”要重要得多。
评分从排版和视觉设计的角度来看，这本书的体验绝对是顶级的享受。市面上很多技术书籍的图片都模糊不清，电路图也总是让人看得眼花缭乱，但这本书在这方面做得非常到位。每一个连接点、每一个元件的型号，都用高清的彩色图片清晰地标注出来，甚至连面包板的孔位和导线的走向都一目了然。这极大地减少了调试时间，我几乎不需要去猜想“作者说的这个引脚到底连在哪里”。此外，不同于很多严肃的技术手册，这本书在文字叙述中穿插了一些幽默的小段子和比喻，让整个阅读过程充满了乐趣。阅读电子书时，我们常常遇到字体大小和亮度的困扰，这本书的电子版针对屏幕阅读进行了优化，高亮和注释功能做得非常人性化，使得在操作和阅读之间频繁切换时，也不会感到疲劳。这种对用户阅读体验的关注，体现了出版团队的专业和用心。
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