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開發闆，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開發闆、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 開發闆最大特色是支援 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、電子碼錶、60 秒計時器、自動抽號機、觸控調光燈、音樂盒、數位電壓錶、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。
具體描述
深入探索單片機世界的奇妙之旅：從基礎概念到實用項目 本書旨在帶領讀者跨越從數字電路基礎到嵌入式係統應用的廣闊領域，提供一個係統化、實踐驅動的學習路徑。我們不會局限於特定的微控製器平颱，而是聚焦於通用的電子學原理、編程思維的建立以及項目實現的完整流程。 第一部分：電子學基石與工具箱的構建 在深入微控製器編程之前，理解電子係統的基本運作機製至關重要。本部分將從最核心的元件開始，為讀者打下堅實的理論基礎。 第一章：電路理論的再認識 我們將重溫歐姆定律、基爾霍夫定律在實際電路中的應用，並探討不同類型的電阻、電容和電感如何影響電路的性能。重點在於理解這些無源元件在不同頻率下的行為，以及它們在濾波、定時電路中的作用。此外，還將介紹二極管和晶體管的基本特性，這些是所有現代電子設備開關和放大功能的基礎。我們不會停留在理論公式，而是通過仿真工具（如LTSpice或類似環境）展示這些定律在實際電路連接中的直觀效果。 第二章：測量與調試的藝術 沒有準確的測量，就沒有可靠的設計。本章將詳細介紹示波器（模擬與數字）、萬用錶、邏輯分析儀等關鍵測試設備的使用方法。著重講解如何設置探頭、觸發模式、理解波形失真，以及如何利用這些工具診斷電路中的瞬態問題或信號完整性挑戰。實踐案例將包括測量RC充放電麯綫，以及分析數字信號的上升沿和下降沿時間。 第三章：麵包闆上的快速原型製作 快速原型設計是創客文化的核心。本章將指導讀者如何高效地使用麵包闆、跳綫、杜邦綫進行無焊連接。我們將介紹如何組織元件布局以減少寄生效應，並提供構建穩定電源軌和接地迴路的最佳實踐。針對初學者易犯的錯誤，如電源反接、短路等，提供即時檢測和預防的技巧。 第二部分：微控製器世界的通用編程範式 本部分將把焦點從硬件轉嚮控製核心——微控製器。我們采用一種平颱無關（或通用性強）的視角，探討嵌入式軟件設計的核心原則。 第四章：C/C++在嵌入式環境中的精要 雖然許多微控製器生態係統提供基於圖形化或特定腳本的編程方式，但掌握C/C++是進行高效、底層開發的關鍵。本章將深入探討C語言中與硬件交互最關鍵的特性：位操作（位移、邏輯運算）、指針和數組（內存映射的理解）、`volatile`關鍵字的正確使用，以及函數調用棧的工作原理。我們將對比高級語言的抽象與底層代碼的直接控製之間的權衡。 第五章：中斷驅動與實時響應 在需要快速響應外部事件的係統中，輪詢（Polling）是低效的。本章將詳細講解中斷服務程序（ISR）的設計原則、優先級管理和上下文保存。重點討論如何安全地在ISR和主程序之間共享數據（例如，使用臨界區或原子操作），以避免競態條件。還將涉及定時器/計數器的配置，用於生成精確的時間間隔或脈衝寬度調製（PWM）。 第六章：數據通信協議的剖析 現代嵌入式係統很少是孤立的。本章將全麵解析幾種主要的串行通信協議，不僅僅停留在“如何使用庫函數”，而是深入探究其底層機製。 UART (通用異步收發傳輸)： 講解波特率的計算、奇偶校驗位的作用，以及RS-232/TTL電平的轉換需求。 I2C (IIC)： 詳細闡述主從架構、地址尋址、仲裁機製，以及如何處理多設備共享總綫的情況。 SPI (串行外設接口)： 深入探討片選（CS）、時鍾極性與相位（CPOL/CPHA）的四種模式，及其在高速數據傳輸中的優勢。 第七章：存儲器管理與固件優化 微控製器的資源（RAM和Flash）通常非常有限。本章將指導讀者如何進行內存敏感的編程。講解堆（Heap）和棧（Stack）在嵌入式係統中的區彆和限製，以及數據在不同存儲區域（如EEPROM/Flash的寫入限製）的存儲策略。此外，還會介紹代碼優化技術，如函數內聯、常量摺疊和編譯器優化等級的選擇，以減小固件體積並提高執行速度。 第三部分：從傳感器到執行器的全棧項目實現 本部分將理論與實踐緊密結閤，通過構建復雜的多組件係統，展示前述知識的應用。 第八章：傳感器數據采集與信號調理 本章關注如何可靠地從物理世界獲取數據。我們將探討各類傳感器（如溫度、濕度、光照、加速度計）的工作原理，特彆是模擬信號到數字信號的轉換過程。重點講解模數轉換器（ADC）的分辨率、采樣率的影響，以及如何進行數字濾波（如簡單的移動平均濾波或更復雜的卡爾曼濾波的初步概念）以消除噪聲。 第九章：驅動與功率控製 微控製器I/O引腳的電流輸齣能力非常有限，因此需要接口電路來驅動負載。本章將介紹如何使用晶體管（BJT和MOSFET）作為開關，驅動高功率的直流電機、步進電機和繼電器。討論電機控製中的反電動勢保護（續流二極管）和PWM調速的精確性問題。 第十章：人機交互界麵的構建 實現有效的反饋機製是項目成功的關鍵。本章將覆蓋基礎的LED矩陣驅動、字符型LCD（如1602）的初始化與控製，以及更先進的圖形化OLED屏幕的SPI/I2C驅動。同時，也將涉及輸入設備如按鈕矩陣的去抖動處理技術（硬件與軟件）。 第十一章：構建模塊化與可維護的代碼結構 一個成功的嵌入式項目需要良好的架構。本章引導讀者采用分層設計思想：將硬件抽象層（HAL）、設備驅動層、中間件層和應用邏輯層清晰劃分。介紹如何使用頭文件和源文件進行模塊化編程，以及版本控製工具（如Git）在嵌入式開發流程中的重要性，確保項目代碼的長久可維護性。 通過以上係統化的學習路徑，讀者將不僅掌握某一特定開發闆的使用技巧，更能理解底層電子設計與上層軟件邏輯如何協同工作，為未來應對更復雜、更具挑戰性的嵌入式係統開發打下堅實的基礎。
著者信息
圖書目錄
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 實習器材錶
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 實習器材錶
Appendix C Arduino 燒錄器製作
Appendix D Arduino 模擬軟體
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用戶評價
评分
這本關於 ATtiny85 互動設計的書，簡直是為初學者量身定做的入門指南。作者的講解風格極其親切自然，完全沒有那種高高在上的技術腔調。我記得最清楚的是它對基礎概念的拆解，比如如何理解微控製器的時鍾、寄存器這些聽起來很嚇人的詞匯，但書裏把它比喻成日常生活中的小開關和指示燈，一下子就明白瞭。尤其是在講到 PWM 調光和模擬輸入讀取時，代碼示例清晰到令人感動，每一步驟都配有詳盡的文字說明，生怕你跟不上。我拿到手後，連 Arduino IDE 都沒怎麼接觸過，但跟著書裏的步驟，用最簡單的元器件，居然成功點亮瞭 LED 並讓它平滑地呼吸起來。那種“我真的做到瞭”的成就感，是看其他那些上來就堆砌復雜電路圖的書籍體驗不到的。它強調的是“動手”，所以很多實驗都是建立在麵包闆上，工具要求極低，真正體現瞭“超簡單”的精髓，讓你毫不畏懼地踏入嵌入式世界的門檻。這套書的結構安排非常閤理，從最基本的“點燈”開始，逐步過渡到傳感器數據采集，每完成一個項目，都會讓你對 ATtiny85 的潛力有更深一層的認識。
评分最讓我感到驚喜的是，這本書並沒有局限於傳統的“點燈、讀溫度”這些老套路，它在“互動設計”這個主題上做齣瞭很多新穎的嘗試。比如，它講解瞭如何利用 ATtiny85 製作一個簡單的音樂閤成器，通過控製方波的頻率來演奏鏇律，這對我觸動很大，因為這讓我看到瞭微控製器在聲音創作領域的可能性。另一個印象深刻的是關於低功耗睡眠模式的實踐，書中詳細演示瞭如何讓芯片進入深度睡眠，隻在特定外部事件（比如按鍵按下）被觸發時纔喚醒，並計算瞭這種模式下電池的理論續航時間。這些設計思路，徹底顛覆瞭我對微控製器隻能是“一直跑”的刻闆印象，讓我開始思考如何將這些小型芯片應用到需要長期部署的便攜式設備中。這本書成功地將技術知識與創意實現緊密地結閤在一起，激勵人去思考更廣闊的應用場景。
评分我作為一個已經有幾年電子製作經驗的老手，本來以為這種麵嚮“超簡單”的書籍對我來說可能信息量太少，但齣乎意料的是，它在一些深入細節的處理上，反而給瞭我新的啓發。很多進階的書籍在提到 ATtiny85 時，往往隻是將其視為 Arduino Uno 的一個縮水版，但這本書卻非常細緻地挖掘瞭它作為獨立芯片的潛力，比如如何利用其內部的 ADC 進行更精密的電壓測量，或者如何通過軟件技巧模擬齣一些缺失的功能。特彆是關於 Bootloader 的燒錄和自定義固件的章節，講得非常透徹，讓我理解瞭為什麼有時候用 Arduino IDE 上傳代碼會失敗，以及如何用更底層的工具來控製它。這本書的優勢在於，它沒有僅僅停留在 Arduino 框架的封裝上，而是鼓勵讀者去探索芯片本身的特性。那種對資源限製的優化和利用的討論，對於我這種想把項目做得更小、功耗更低的 DIYer 來說，簡直是寶典級彆的存在。它的深度和廣度，遠遠超齣瞭“簡單”這個詞所能暗示的範圍。
评分從排版和視覺設計的角度來看，這本書的體驗絕對是頂級的享受。市麵上很多技術書籍的圖片都模糊不清，電路圖也總是讓人看得眼花繚亂，但這本書在這方麵做得非常到位。每一個連接點、每一個元件的型號，都用高清的彩色圖片清晰地標注齣來，甚至連麵包闆的孔位和導綫的走嚮都一目瞭然。這極大地減少瞭調試時間，我幾乎不需要去猜想“作者說的這個引腳到底連在哪裏”。此外，不同於很多嚴肅的技術手冊，這本書在文字敘述中穿插瞭一些幽默的小段子和比喻，讓整個閱讀過程充滿瞭樂趣。閱讀電子書時，我們常常遇到字體大小和亮度的睏擾，這本書的電子版針對屏幕閱讀進行瞭優化，高亮和注釋功能做得非常人性化，使得在操作和閱讀之間頻繁切換時，也不會感到疲勞。這種對用戶閱讀體驗的關注，體現瞭齣版團隊的專業和用心。
评分我通常比較注重項目代碼的規範性和可移植性，這一點在這本書的實踐案例中得到瞭很好的體現。很多入門級的教程代碼寫得非常隨意，變量名隨意拼湊，結構也一團亂麻，導緻後期想要在此基礎上增加新功能時，簡直是災難。這本書提供的所有示例代碼，都保持瞭高度的模塊化和清晰的注釋風格。作者似乎非常在意“代碼的可讀性”，即使是實現一個簡單的閃爍功能，他也會用函數封裝，並給齣明確的輸入輸齣說明。更值得稱贊的是，書中明確指齣瞭 ATtiny85 在不同 Arduino 核心包下的細微差異，並指導讀者如何調整參數以確保代碼在不同開發環境下的兼容性。這種對軟件工程基礎的強調，對於希望將興趣愛好轉化為長期項目的讀者來說，是非常有價值的“軟技能”培訓，遠比單純的“能跑起來”要重要得多。
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