課程 名稱

Arduino開發(fā)從入門到實(shí)戰(zhàn)

Arduino Development from Beginning to Practice

教學(xué)目的和要求

課程說明本課程主要通過“基礎(chǔ)知識(shí)→模塊實(shí)驗(yàn)→項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)”的思路，由淺入深，先易后難，先簡(jiǎn)單后綜述地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和逐步提高，分層激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

教學(xué)目的通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使Arduino的初學(xué)者輕松入門，并通過本書中手把手地項(xiàng)目教學(xué)方式，使學(xué)生掌握Arduino項(xiàng)目開發(fā)的完整過程。

教學(xué)要求本書共15章，建議教學(xué)學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)，其中理論32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)32學(xué)時(shí)（普通實(shí)驗(yàn)20學(xué)時(shí)，綜合實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)），該課程的先導(dǎo)課程為電路分析、模擬電路、單片機(jī)基礎(chǔ)等。

教學(xué)內(nèi)容和要求（分章節(jié)）

教學(xué)方法與學(xué)時(shí)分配:本課程采用“基礎(chǔ)知識(shí)+模塊實(shí)驗(yàn)+項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)”的教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)，采用現(xiàn)代化授課手段，在課堂上可以根據(jù)實(shí)際情況取舍教學(xué)內(nèi)容，動(dòng)態(tài)調(diào)整，力爭(zhēng)與國(guó)際接軌，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。

主要內(nèi)容及基本要求

第一章 Arduino 概述

基本內(nèi)容：本章主要對(duì)“Arduino開發(fā)從入門到實(shí)戰(zhàn)”這門課進(jìn)行了一個(gè)總體的概述，給出了Arduino的起源、Arduino可以干什么、創(chuàng)客文化、Arduino開源文化、發(fā)展趨勢(shì)以及幾個(gè)關(guān)于Arduino的趣味小實(shí)例。

基本要求：要求學(xué)生掌握Arduino的概念、基本作用及Arduino與其他單片機(jī)相比具有的優(yōu)勢(shì)，了解Arduino發(fā)展進(jìn)程、開源文化基本內(nèi)容。

第二章 Arduino 硬件資源

基本內(nèi)容：本章介紹Arduino的硬件部分，包括Arduino核心ATmega32xx系列單片機(jī)、ATmega32xx主要特性、典型的Arduino開發(fā)板與擴(kuò)展板及Arduino其他類型的衍生控制器。

基本要求：要求學(xué)生掌握Arduino硬件組成、Arduino Uno 各引腳功能等特性。熟悉幾款常用的Arduino的開發(fā)板與擴(kuò)展板，了解其功能及使用方法。

第三章 開發(fā)環(huán)境

基本內(nèi)容：本章介紹了Arduino的軟件部分，包括開發(fā)環(huán)境、集成開發(fā)環(huán)境（IDE）、驅(qū)動(dòng)安裝、IDE基本操作、程序的輸入、編譯與下載以及解決開發(fā)環(huán)境的常見問題。

基本要求：要求學(xué)生能夠掌握Arduino的驅(qū)動(dòng)與安裝、如何燒錄程序。熟悉Arduino編譯環(huán)境，了解Arduino IDE 的基本特點(diǎn)，菜單欄各個(gè)部分的功能與作用，掌握基本功能快捷鍵，能夠完成Arduino實(shí)驗(yàn)板的編程寫入。

第四章 Arduino 語(yǔ)言

基本內(nèi)容：本章介紹Arduino的語(yǔ)言、基本函數(shù)、Arduino庫(kù)函數(shù)三大部分。其中Arduino的語(yǔ)言主要包括標(biāo)識(shí)符、關(guān)鍵字、Arduino語(yǔ)言運(yùn)算符、控制語(yǔ)句、基本結(jié)構(gòu)等。Arduino基本函數(shù)主要有數(shù)字I/O、模擬I/O、時(shí)間函數(shù)等。

基本要求： 要求學(xué)生掌握Arduino編程格式、Arduino語(yǔ)言結(jié)構(gòu)，熟悉Arduino函數(shù)的書寫規(guī)范，了解使用庫(kù)函數(shù)的方法。

第五章 炫酷LED燈

基本內(nèi)容：本章介紹炫酷LED燈實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)使LED閃爍發(fā)光。使用Arduino Uno開發(fā)板、發(fā)光二極管、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分使用數(shù)字I/O函數(shù)完成代碼編寫，最后完成擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)部分。

基本要求：掌握LED發(fā)光二極管的基本原理，了解LED在生活中的應(yīng)用，熟悉Arduino Uno硬件連接、軟件編程過程，掌握數(shù)字I/O函數(shù)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)。

第六章 按鍵開關(guān)的輸入

基本內(nèi)容：本章介紹了按鍵開關(guān)輸入實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)使LED閃爍發(fā)光。使用Arduino Uno開發(fā)板、按鍵開關(guān)、發(fā)光二極管、杜邦線、面包板，通過按下按鍵使LED發(fā)光、松手LED 熄滅。軟件部分使用基本數(shù)字I/O函數(shù)編寫代碼，最后完成擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)部分 。

基本要求：掌握按鍵開關(guān)的基本原理，熟悉LED發(fā)光二極管的基本原理，了解按鍵開關(guān)的種類及其在生活中的應(yīng)用，熟悉Arduino Uno硬件連接、軟件編程過程，掌握數(shù)字I/O函數(shù)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)。

第七章 觸摸延時(shí)開關(guān)

基本內(nèi)容：本章介紹了觸摸延時(shí)開關(guān)，通過實(shí)驗(yàn)使觸碰開關(guān)使LED燈閃爍發(fā)光。使用Arduino Uno開發(fā)板、觸摸延時(shí)開關(guān)模塊、發(fā)光二極管、杜邦線、面包板通過按下按鍵使LED延時(shí)發(fā)光、手離開后燈仍然繼續(xù)亮一段時(shí)間熄滅。軟件部分使用基本數(shù)字I/O函數(shù)編寫代碼，最后完成擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)部分 。

基本要求：掌握按鍵開關(guān)的基本原理，熟悉觸摸延時(shí)模塊的基本原理，了解延時(shí)開關(guān)的種類及其在生活中的應(yīng)用，熟悉Arduino Uno硬件連接、軟件編程過程，掌握數(shù)字I/O函數(shù)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)。

第八章 溫度與濕度監(jiān)測(cè)

基本內(nèi)容：本章介紹了溫度與濕度監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)改變外界環(huán)境的溫度與濕度，觀察串口監(jiān)視器濃度數(shù)值發(fā)生變化。使用Arduino Uno開發(fā)板、溫度與濕度傳感器DHT11、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分改使用模擬I/O函數(shù)完成代碼編寫，最后完成擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)溫度與濕度監(jiān)測(cè)預(yù)警部分。

基本要求：掌握DHT11的基本原理，了解溫度與濕度傳感器在生活中的應(yīng)用，掌握模擬數(shù)值到實(shí)時(shí)溫、濕度的轉(zhuǎn)換公式，熟悉Arduino Uno硬件部分連接、軟件編程過程，掌握模擬I/O函數(shù)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)與編程技巧。

第九章 氣體監(jiān)測(cè)

基本內(nèi)容：本章介紹了氣體監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，首先初始化MQ-2，再通過實(shí)驗(yàn)多次更換不同的外界環(huán)境的觀察串口監(jiān)視器數(shù)值發(fā)生變化。使用Arduino Uno開發(fā)板、氣體監(jiān)測(cè)傳感器MQ-2、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分改使用模擬I/O函數(shù)完成代碼編寫，最后運(yùn)用這節(jié)課所學(xué)知識(shí)完自己設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)于氣體監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)。

基本要求：掌握MQ-2的基本原理、連接方式、使用技巧，了解溫度與濕度傳感器在生活中的應(yīng)用，掌握模擬數(shù)值到實(shí)時(shí)溫、濕度的轉(zhuǎn)換公式，熟悉Arduino Uno硬件部分連接、軟件編程過程，掌握模擬I/O函數(shù)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)與編寫技巧。

第十章 LCD顯示

基本內(nèi)容：本章介紹了LCD顯示實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)改變程序代碼，觀察LCD顯示屏是否發(fā)生變化。使用Arduino Uno開發(fā)板、LCD1602、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分改使用模擬I/O函數(shù)和編寫文本數(shù)組完成代碼編寫，最后運(yùn)用這節(jié)課所學(xué)知識(shí)自己設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。

基本要求：掌握LCD的基本原理和使用方法，了解LCD在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用情況，掌握文字或字符到代碼的轉(zhuǎn)換技巧，熟悉LCD硬件引腳的連接、軟件編程過程，掌握模擬I/O函數(shù)與數(shù)字I/O函數(shù)編寫技巧以及庫(kù)函數(shù)的使用方法。

第十一章 電機(jī)控制

基本內(nèi)容：本章介紹了電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)，通過編程改變舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度。使用Arduino Uno開發(fā)板、四相步進(jìn)電機(jī)、電位器、ULN2003、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分使用模擬I/O函數(shù)和電機(jī)的庫(kù)函數(shù)完成代碼編寫，完成當(dāng)LED亮起時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)； 當(dāng)燈熄滅時(shí)，電機(jī)就停轉(zhuǎn)的擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。

基本要求：掌握電機(jī)驅(qū)動(dòng)基本原理、步進(jìn)電機(jī)使用方法，了解電機(jī)在生產(chǎn)中的應(yīng)用情況，掌握電機(jī)旋轉(zhuǎn)范圍，熟悉控制電機(jī)硬件連接、軟件角度旋轉(zhuǎn)編程的過程，掌握模擬I/O函數(shù)與庫(kù)函數(shù)的編寫技巧。

第十二章 藍(lán)牙通信

基本內(nèi)容：本章介紹了藍(lán)牙通信實(shí)驗(yàn)，通過編寫實(shí)驗(yàn)通信程序代碼，能夠使Android手機(jī)與Arduino進(jìn)行無(wú)線通信。實(shí)驗(yàn)過程中使用Arduino Uno開發(fā)板、藍(lán)牙模塊HC-06、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分使用串口波特率與模擬I/O函數(shù)完成代碼編寫，最后運(yùn)用這節(jié)課所學(xué)知識(shí)完成與Android手機(jī)與Arduino藍(lán)牙模塊的通信對(duì)接。

基本要求：掌握藍(lán)牙通信的基本原理、HC-06的通信協(xié)議及使用方法，了解藍(lán)牙通信在生活中的應(yīng)用范圍與發(fā)展情況，掌握HC-06各個(gè)引腳的含義，熟悉藍(lán)牙模塊硬件連接、軟件編程過程，掌握串口波特率通信的編寫技巧。

第十三章

WI-FI無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸

基本內(nèi)容：本章介紹了WI-FI無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)，通過編寫數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇�碼，能夠使Android手機(jī)通過WI-FI與Arduino進(jìn)行無(wú)線通信。實(shí)驗(yàn)過程中使用Arduino Uno開發(fā)板、串口Wi-Fi模塊TLN13UA60、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分使用串口波特率與模擬I/O函數(shù)完成代碼編寫。

基本要求：熟悉WI-FI的含義與發(fā)展過程、Wi-Fi模塊的通信協(xié)議及使用方法。了解在生活中WI-FI應(yīng)用程度，掌握TLN13UA60各個(gè)引腳的含義。熟悉WI-FI模塊硬件連接、軟件編程過程，掌握串口波特率通信的編寫技巧與串口調(diào)試的方法，對(duì)比藍(lán)牙通信和WI-FI無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸兩種方式的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。

第十四章

ZigBee無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸

基本內(nèi)容：本章介紹了Zig Bee無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)，通過低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，能夠使通過發(fā)送不同的字符，改變LED的亮、滅。實(shí)驗(yàn)過程中使用Arduino Uno開發(fā)板、ZigBee模塊XBee PRO、杜邦線等完成硬件連接，再利用軟件部分代碼編寫完成實(shí)驗(yàn)控制。

基本要求：掌握Z(yǔ)igBee無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕�本原理、物�?lián)網(wǎng)的含義，了解Zig Bee的應(yīng)用前景與使用范圍，掌握XBee PRO各引腳的含義，掌握實(shí)驗(yàn)的硬件連接、軟件編程過程。

第十五章

基于Arduino的智慧農(nóng)業(yè)大棚

基本內(nèi)容：本章介紹了基于Arduino的智慧農(nóng)業(yè)大棚的綜合項(xiàng)目，首先對(duì)智慧大棚系統(tǒng)進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)，擬定實(shí)驗(yàn)方案，各個(gè)功能傳感器模塊、實(shí)驗(yàn)器材的選型，完成軟件及硬件部分的調(diào)試及設(shè)計(jì)，可以通過手機(jī)端、電腦端實(shí)時(shí)監(jiān)控大棚內(nèi)環(huán)境的變化。實(shí)驗(yàn)過程中主要使用空氣溫、濕度傳感器、CO2

濃度傳感器、土壤濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器等。

基本要求：了解溫室大棚需要測(cè)定的數(shù)據(jù)、參數(shù)，熟悉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、各個(gè)功能模塊的使用方法。掌握PC端、手機(jī)端編寫代碼過程、代碼調(diào)試的方法，熟悉各部分操作的基本流程過程，培養(yǎng)學(xué)生綜合項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、硬件連接、編程及測(cè)試能力。