Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства.

Книга посвящена проектированию электронных устройств на основе микроконтрол­ лерной платформы Arduino. Приведены основные сведения об аппаратном и программ­ ном обеспечении Arduino. Изложены принципы программирования в интегрированной среде Arduino IDE. Показано, как анализировать электрические схемы, читать технические описания, выбирать подходящие детали для собственных проектов. Приведены приме­ ры использования и описание различных датчиков, электродвигателей, сервоприводов, индикаторов, проводных и беспроводных интерфейсов передачи данных. В каждой главе перечислены используемые комплектующие, даны монтажные схемы, подробно описа­ ны листинги программ. Материал ориентирован на применение несложных и недорогих комплектующих для экспериментов в домашних условиях. Во втором издании обновлены проекты из предыдущего издания, добавлены проекты с шаговыми двигателями и беспро­ водной связью Bluetooth и Wi-Fi, а также более глубоко рассмотрены темы электротехники и разработки устройств. Об авторе О техническом редакторе Благодарности Об авторских правах Введение Почему Arduino? Для кого эта книга Чему вас научит эта книга Стиль типографского оформления Приобретение компонентов Что вам потребуется Исходный код и прочие электронные ресурсы Список опечаток Дополнительный материал и поддержка Что такое Arduino? О движении Open Source Несколько советов читателю Часть I. Технические основы платформы Arduino Глава 1. Начало работы и основные сведения о платформе Arduino Что вы узнаете из этой главы Исследуем среду Arduino Функциональные возможности Arduino Платы Arduino Создаем и исполняем первую программу Загрузка и установка среды Arduino IDE Запускаем среду IDE и подключаемся к плате Arduino Структура нашей первой программы Резюме Глава 2. Цифровые входы и выходы и широтно-импульсная модуляция Что вы узнаете из этой главы Ввод цифровых сигналов Подключение светодиода и работа с беспаечными макетными платами Программирование цифровых выводов Цикл for Генерирование ШИМ-сигнала с помощью функции analogWriteO Считывание входных цифровых сигналов Использование понижающего резистора для считывания входных цифровых сигналов Управляемый ночник на трехцветном светодиоде Резюме Глава 3. Считывание сигналов аналоговых датчиков Что вы узнаете из этой главы Аналоговые и цифровые сигналы Сравнение аналоговых и цифровых сигналов Преобразование аналоговых сигналов в цифровые Опрос аналоговых датчиков с помощью Arduino Считывание выходного сигнала потенциометра Применение аналоговых датчиков Переменные резисторы в качестве аналоговых датчиков Резистивные делители напряжения Управление выходным аналоговым сигналом посредством входного аналогового сигнала Резюме Часть II. Взаимодействие с окружающей средой Глава 4. Использование транзисторов и управление электродвигателями постоянного тока Что вы узнаете из этой главы Электродвигатели постоянного тока Работа с сильноточными индуктивными нагрузками Управление скоростью вращения электродвигателя посредством ШИМ Управление направлением вращения электродвигателя с помощью Н-моста Создаем шасси самоходного робота Выбор компонентов для шасси робота Собираем схему управления роботом Разработка программы управления самоходным шасси Сборка устройства Резюме Глава 5. Управление сервоприводами и шаговыми двигателями Что вы узнаете из этой главы Управление сервоприводами Разница между сервоприводами кругового вращения и с поворотом в пределах сектора Управление сервоприводом Программа управления сервоприводом Создание сканирующего дальномера Шаговые двигатели и управление ими Принцип работы биполярных шаговых двигателей Приводим шаговый двигатель в действие Создаем одноминутный хронограф Сборка схемы хронографа Программа хронографа Резюме Глава 6. Работаем со звуком Что вы узнаете из этой главы Принцип работы динамика Свойства звука Как динамик воспроизводит звук Генерация звуков с помощью функции tone() Подключение файла сопоставления нот частотам Сборка схемы с динамиком Создание звуковых последовательностей Ограничения функции tone() Миниатюрное пианино Резюме Глава 7. Последовательный интерфейс USB Что вы узнаете из этой главы Возможности последовательного обмена данными платформы Arduino Использование встроенной или внешней микросхемы преобразователя USB/RS-232 компании FTDI или Silicon Laboratories Платы Arduino с дополнительным микроконтроллером ATmega в качестве преобразователя USB/RS-232 Платы Arduino с основным микроконтроллером, поддерживающим интерфейс USB Платы Arduino с возможностями USB-хоста Прием данных от Arduino на компьютере Использование команды print() Специальные символы Изменение представления типов данных Передача данных с компьютера на плату Arduino Настройка монитора порта для отправки команд Получение данных, отправляемых с компьютера или другого устройства через последовательный интерфейс Взаимодействие с компьютерной программой Установка Processing Управление приложением Processing посредством платы Arduino Передача скетчем Processing данных на плату Arduino Резюме Глава 8. Эмуляция USB-устройств Что вы узнаете из этой главы Эмуляция клавиатуры Ввод данных в компьютер Управление компьютером с платы Arduino Эмуляция мыши Резюме Глава 9. Сдвиговые регистры Что вы узнаете из этой главы Что такое сдвиговый регистр Параллельная и последовательная передача данных Использование микросхемы сдвигового регистра 74НС595 Загрузка в сдвиговый регистр данных с платы Arduino Преобразования между двоичным и десятичным форматом Световая анимация с помощью сдвигового регистра Эффект «бегущего» светодиода Гистограмма для реагирования на изменение входных условий Резюме Часть III. Интерфейсы для обмена данными Глава 10. Шина 12С Что вы узнаете из этой главы История создания протокола 12С Схема подключения устройств 12С Взаимодействие и идентификация устройств Аппаратные требования и повышающие резисторы Как правильно выбрать номинал повышающего резистора Взаимодействие с термодатчиком по шине 12С Сборка схемы устройства Использование информации из справочного листка датчика ТС74 Программа для опроса датчика ТС74 Совместное использование сдвиговых регистров, последовательного интерфейса и шины 12С Собираем систему мониторинга температуры Модифицируем скетч Arduino Создаем скетч Processing Резюме Глава 11. Шина SPI и библиотеки сторонних разработчиков Что вы узнаете из этой главы Общие сведения о шине SPI Подключение устройств SPI Конфигурация интерфейса SPI Протокол передачи данных SPI Сравнительные характеристики протоколов SPI, 12С и UART Взаимодействие с SPI-акселерометром Что такое акселерометр? Получаем информацию из справочного листка Сборка схемы устройства Разработка программы Аудиовизуальный музыкальный инструмент на основе трехкоординатного акселерометра Сборка схемы устройства Модифицируем программу Резюме Глава 12. Взаимодействие с жидкокристаллическими дисплеями Что вы узнаете из этой главы Подключение ЖКД к плате Arduino Библиотека LiquidCrystal для работы с ЖКД Вывод текста на дисплей Создание специальных символов и анимация Создаем термостат Сборка схемы устройства Отображение данных на ЖКД Настройка порогового значения температуры с помощью кнопок Код программы для звукового оповещения и управления вентилятором Собираем все фрагменты кода в завершенную программу Совершенству нет предела Резюме Часть IV. Прерывания, комбинирование функций и карты SD Глава 13. Прерывания и другие специальные функции Что вы узнаете из этой главы Аппаратные прерывания Опрос состояния и прерывания: преимущества и недостатки каждого подхода Возможности аппаратных прерываний Arduino Схема запуска прерывания кнопкой, оснащенной аппаратной защитой от дребезга Прерывания по таймеру Прерывания по таймеру Установка библиотеки TimerOne Одновременное исполнение двух задач Музыкальный инструмент на прерываниях Схема музыкального инструмента Программа для музыкального инструмента Резюме Глава 14. Работа с картами памяти SD Что вы узнаете из этой главы Подготовка к регистрации данных Файлы данных CSV-формата Подготовка SD-карты для записи данных Сопряжение платы Arduino с SD-картой Шилды для SD-карт Интерфейс SPI SD-карт Запись на карточку SD Считывание данных с SD-карты Часы реального времени Общие сведения о часах реального времени Работа с часами реального времени Регистратор проходов через дверь Схема регистратора Программа регистратора Анализ данных Резюме Часть V. Беспроводная связь Глава 15. Радиосвязь Что вы узнаете из этой главы Электромагнитный спектр Радиоспектр Принципы обмена данными по радиоканалу Передача нажатий кнопки по радиоканалу Подключение приемника к плате Arduino Программа для работы с радиоприемником Беспроводной дверной звонок Схема приемной стороны звонка Программа для приемной стороны звонка Первые шаги на пути к «умному» дому — управление светильником Электричество в доме и офисе Принцип работы реле Программа для управления реле Подключение реле управления светильником к Arduino Резюме Глава 16. Беспроводная связь Bluetooth Что вы узнаете из этой главы Что такое Bluetooth? Стандарты и версии Bluetooth Профили Bluetooth и служба GATT BTLE Установка связи между платой Arduino и смартфоном Считывание датчика через канал BTLE Передача данных со смартфона по каналу BTLE Управление светильником посредством Bluetooth Процедура сопряжения смартфона с устройствами BTLE Программа для работы с датчиком присутствия Сопряжение со смартфоном Подключаем вместо светодиода светильник Резюме Глава 17. Wi-Fi и облачные хранилища Что вы узнаете из этой главы Работа Arduino в Сети Сетевая терминология Клиенты и серверы Arduino с возможностями Wi-Fi Управление платой Arduino через Интернет Подготовка оборудования для управления вводом-выводом Подготовка среды Arduino IDE для работы с платой Feather Проверяем соответствие библиотеки Wi-Fi прошивке модуля Wi-Fi Программа сервера для платы Arduino Собираем весь код вместе для создания веб-сервера Управление платой Arduino из локальной сети и извне ее Взаимодействие с интерфейсом Web-API Работа с интерфейсом Web-API для получения метеоданных Вывод полученных данных на дисплей Резюме Приложение. Расшифровка справочных листков и изучение принципиальных схем Работа со справочными листками Составные части справочного листка Цоколевка компонента Изучение принципиальной схемы платы Arduino Предметный указатель The bestselling beginner Arduino guide, updated with new projects! Exploring Arduino makes electrical engineering and embedded software accessible. Learn step by step everything you need to know about electrical engineering, programming, and human-computer interaction through a series of increasingly complex projects. Arduino guru Jeremy Blum walks you through each build, providing code snippets and schematics that will remain useful for future projects. Projects are accompanied by downloadable source code, tips and tricks, and video tutorials to help you master Arduino. You'll gain the skills you need to develop your own microcontroller projects! This new 2nd edition has been updated to cover the rapidly-expanding Arduino ecosystem, and includes new full-color graphics for easier reference. Servo motors and stepper motors are covered in richer detail, and you'll find more excerpts about technical details behind the topics covered in the book. Wireless connectivity and the Internet-of-Things are now more prominently featured in the advanced projects to reflect Arduino's growing capabilities. You'll learn how Arduino compares to its competition, and how to determine which board is right for your project. If you're ready to start creating, this book is your ultimate guide! Get up to date on the evolving Arduino hardware, software, and capabilities Build projects that interface with other devices—wirelessly! Learn the basics of electrical engineering and programming Access downloadable materials and source code for every project Whether you're a first-timer just starting out in electronics, or a pro looking to mock-up more complex builds, Arduino is a fantastic tool for building a variety of devices. This book offers a comprehensive tour of the hardware itself, plus in-depth introduction to the various peripherals, tools, and techniques used to turn your little Arduino device into something useful, artistic, and educational. Exploring Arduino is your roadmap to adventure—start your journey today! "Exploring Arduino makes electrical engineering and embedded software accessible. Learn step by step everything you need to know about electrical engineering, programming, and human-computer interaction through a series of increasingly complex projects. Arduino guru Jeremy Blum walks you through each build, providing code snippets and schematics that will remain useful for future projects. Projects are accompanied by downloadable source code, tips and tricks, and video tutorials to help you master Arduino. You'll gain the skills you need to develop your own microcontroller projects! This new 2nd edition has been updated to cover the rapidly-expanding Arduino ecosystem, and includes new full-color graphics for easier reference. Servo motors and stepper motors are covered in richer detail, and you'll find more excerpts about technical details behind the topics covered in the book. Wireless connectivity and the Internet-of-Things are now more prominently featured in the advanced projects to reflect Arduino's growing capabilities. You'll learn how Arduino compares to its competition, and how to determine which board is right for your project. If you're ready to start creating, this book is your ultimate guide! Get up to date on the evolving Arduino hardware, software, and capabilities ; Build projects that interface with other devices -- wirelessly! ; Learn the basics of electrical engineering and programming ; Access downloadable materials and source code for every project. Whether you're a first-timer just starting out in electronics, or a pro looking to mock-up more complex builds, Arduino is a fantastic tool for building a variety of devices. This book offers a comprehensive tour of the hardware itself, plus in-depth introduction to the various peripherals, tools, and techniques used to turn your little Arduino device into something useful, artistic, and educational. Exploring Arduino is your roadmap to adventure -- start your journey today!"-- Provided by publisher