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文档简介
中国特色高水平高职学校项目建设成果
人才培养高地建设子项目改革系列教材
Arduino应用与实践
王远飞主编
◎
邵然高昊副主编
◎
王永强主审
◎
内容简介
本书以为核心构建了个项目涉及显示屏串行通信传感器检测全彩
Arduino7,OLED、、、
及蓝牙无线通信应用等书中以各技术在行业中典型应用为载体采用项目导
LED、ZigBee。,“
向任务驱动编写模式将教学内容与职业能力对接单元项目与工作任务对接培养学生岗
、”,、,
位职业能力提升其技术等工程应用与实践能力
,Arduino。
本书是新形态一体化教材配有微课视频等资源使学生可随时主动反复学习相
,、PPT,、、
关内容
。
本书适合作为普通高等学校和职业技术院校电子信息工程技术物联网应用技术等电子
、
信息大类相关专业课程教材也可作为相关工程技术人员参考用书
Arduino,。
图书在版编目CIP数据
()
应用与实践王远飞主编北京中国铁道出版社
Arduino/.—:
有限公司
,2022.6
中国特色高水平高职学校项目建设成果人才培养高地建设
.
子项目改革系列教材
ISBN978-7-113-28988-1
王单片微型计算机程序设计高等
Ⅰ.①A…Ⅱ.①…Ⅲ.①--
职业教育教材
-Ⅳ.①TP368.1
中国版本图书馆数据核字第号
CIP(2022)044972
书名Arduino应用与实践
:
作者王远飞
:
策划祁云编辑部电话
::(010)63549458
责任编辑祁云绳超
:
封面设计郑春鹏
:
责任校对孙玫
:
责任印制樊启鹏
:
出版发行中国铁道出版社有限公司北京市西城区右安门西街号
:(100054,8)
网址
:/51eds/
印刷三河市宏盛印务有限公司
:
版次年月第版年月第次印刷
:202261202261
开本印张字数千
:850mm×1168mm1/16:11.75:260
书号
:ISBN978-7-113-28988-1
定价元
:34.00
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,,。:(010)63550836
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:(010)63549461
中国特色高水平高职学校项目建设系列教材
编审委员会
顾问刘申哈尔滨职业技术学院党委书记院长
:、
主任孙百鸣哈尔滨职业技术学院副院长
:
副主任金淼哈尔滨职业技术学院宣传统战部部长
:()
杜丽萍哈尔滨职业技术学院教务处处长
徐翠娟哈尔滨职业技术学院电子与信息工程学院院长
委员黄明琪哈尔滨职业技术学院马克思主义学院院长
:
栾强哈尔滨职业技术学院艺术与设计学院院长
彭彤哈尔滨职业技术学院公共基础教学部主任
单林哈尔滨职业技术学院医学院院长
王天成哈尔滨职业技术学院建筑工程与应急管理学院院长
于星胜哈尔滨职业技术学院汽车学院院长
雍丽英哈尔滨职业技术学院机电工程学院院长
张明明哈尔滨职业技术学院现代服务学院院长
朱丹中嘉城建设计有限公司董事长总经理
、
陆春阳全国电子商务职业教育教学指导委员会常务副主任
赵爱民哈尔滨电机厂有限责任公司人力资源部培训主任
刘艳华哈尔滨职业技术学院汽车学院党总支书记
谢吉龙哈尔滨职业技术学院机电工程学院党总支书记
李敏哈尔滨职业技术学院机电工程学院教学总管
王永强哈尔滨职业技术学院电子与信息工程学院教学总管
张宇哈尔滨职业技术学院高建办教学总管
Ⅰ
中国特色高水平高职学校和专业建设计划简称双高计划是我国为建
(“”)
设一批引领改革支撑发展中国特色世界水平的高等职业学校和骨干专业
、、、
群的重大决策建设工程哈尔滨职业技术学院入选双高计划建设单位对
()。“”,
学院中国特色高水平学校建设进行顶层设计编制了站位高端理念领先的建
,、
设方案和任务书并扎实开展了人才培养高地特色专业群高水平师资队伍与
、、
校企合作等项目建设借鉴国际先进的教育教学理念开发中国特色国际水准
,,、
的专业标准与规范深入推动三教改革组建模块化教学创新团队实施课
,“”,,“
程思政开展课堂革命校企双元开发的活页式工作手册式新形态教材
”,“”,、、。
为适应智能时代先进教学手段应用学校加大优质在线资源的建设丰富教材
,,
的信息化载体为开发工作过程为导向的优质特色教材奠定基础
,。
按照教育部印发的职业院校教材管理办法要求教材编写总体思路是
《》,:
依据学校双高建设方案中教材建设规划国家相关专业教学标准专业相关职
、、
业标准及职业技能等级标准服务学生成长成才和就业创业以立德树人为根
,,
本任务融入课程思政对接相关产业发展需求将企业应用的新技术新工艺
,,,、
和新规范融入教材之中教材编写遵循技术技能人才成长规律和学生认知特
。
点适应相关专业人才培养模式创新和课程体系优化的需要注重以真实生产
,,
项目典型工作任务及典型工作案例等为载体开发教材内容体系实现理论与
、,
实践有机融合
。
本套教材是哈尔滨职业技术学院中国特色高水平高职学校项目建设的重
要成果之一也是哈尔滨职业技术学院教材建设和教法改革成效的集中体现
,,
教材体例新颖具有以下特色
,:
第一教材研发团队组建创新按照学校教材建设统一要求遴选教学经
,。,
验丰富课程改革成效突出的专业教师任主编选取了行业内具有一定知名度
、,
的企业作为联合建设单位形成了一支学校行业企业和教育领域高水平专业
,、、
人才参与的开发团队共同参与教材编写
,。
第二教材内容整体构建创新精准对接国家专业教学标准职业标准职
,。、、
业技能等级标准确定教材内容体系参照行业企业标准有机融入新技术新工
,,、
艺新规范构建基于职业岗位工作需要的体现真实工作任务流程的内容
、,、
体系
。
第三教材编写模式形式创新与课程改革相配套按照工作过程系统
,。,“
ⅡArduino
化项目任务式任务驱动式式四类课程改革需要设计四大教材编写模式创新新
”“+”“”“CDIO”,
形态活页式及工作手册式教材三大编写形式
、。
第四教材编写实施载体创新依据本专业教学标准和人才培养方案要求在深入企业调研
,。,、
岗位工作任务和职业能力分析基础上按照做中学做中教的编写思路以企业典型工作任务为
,“、”,
载体进行教学内容设计将企业真实工作任务真实业务流程真实生产过程纳入教材之中并开
,、、,
发了教学内容配套的教学资源满足教师线上线下混合式教学的需要本套教材配套资源同时在
,,
相关平台上线可随时下载相应资源满足学生在线自主学习课程的需要
,,。
第五教材评价体系构建创新从培养学生良好的职业道德和综合职业能力与创新创业能力
,。
出发设计并构建评价体系注重过程考核和学生教师企业等参与的多元评价在学生技能评价
,,、、,
上借助社会评价组织的考核评价标准和成绩认定结果进行学分认定每种教材均根据专业
1+X,
特点设计了综合评价标准
。
为确保教材质量学院组成了中国特色高水平高职学校项目建设系列教材编审委员会教材
,,
编审委员会由职业教育专家和企业技术专家组成同时聘用企业技术专家指导学校组织了专业
,。
与课程专题研究组对教材持续进行培训指导回访等跟踪服务有常态化质量监控机制能够为
,、、,,
修订完善教材提供稳定支持确保教材的质量
,。
本套教材是在学校骨干院校教材建设的基础上经过几轮修订融入课程思政内容和课堂革
,,
命理念既具积累之深厚又具改革之创新凝聚了校企合作编写团队的集体智慧本套教材的出
,,,。
版充分展示了课程改革成果为更好地推进中国特色高水平高职学校项目建设做出积极贡献
,,!
哈尔滨职业技术学院
中国特色高水平高职学校项目建设系列教材编审委员会
年月
20218
Ⅰ
包含一套硬件和软件的交互制作平台具有开发方式高效开源
Arduino,、
免费等特点使得开发者更关注于创意与实现更快地完成项目开发大大节约
,,,
学习成本缩短开发周期正因如此目前在全球有数以万计的电子工程师爱
,。,、
好者使用开发项目和电子产品本书以为核心以企业需求
Arduino。Arduino,
和项目设计过程为项目任务主线校企合作共同进行教材的开发和编写在国
,。
家职业教育三教改革背景下结合编者多年的教学与工程实践经验从项目
“”,,
选取任务设计内容重构等方面体现了职业教育教学做一体化特色保证
、、“、、”,
了教学内容的科学性先进性前沿性融入了课程思政内容实现了教学内容
、、,,
与岗位职业能力有效衔接
。
本书具有以下特色
:
校企合作选取典型应用项目本书联合华夏天信传感科技大连有限
(1)。()
公司高级工程师共同开发充分发挥校企合作优势以企业项目开发工作实际
,,
和工作岗位职能认知优势确定典型应用项目设计典型工作任务
,,。
参照行业企业职业标准对接岗位需求本书在编写过程中参照电子
(2)、,。
信息类行业企业职业标准融入新知识新技术新方法新规范将所从事行
、,、、、,
业应具备的职业能力职业素养融入工作任务学习培养岗位群所需职业能力
、,、
职业素养驱动创新型高素质技术技能型人才培养
,、。
配套丰富的立体化资源提升课堂教学效果通过配套丰富的微课视
(3),。
频教案工具包程序代码等资源满足学生多样化学习需求推动职业
、PPT、、,,
教育教材改革创新
。
本书从典型应用项目出发设计了个项目包括显示屏串行通
,7,OLED、
信传感器检测全彩及蓝牙无线通信应用等内容参考学时约为
、、LED、ZigBee,
学时教师可根据具体教学情况酌情增减
52,。
本书由王远飞任主编邵然高昊任副主编其中王远飞负责确定本书的
,、。,
编写思路大纲总体策划及统稿并负责编写项目项目项目项目邵
、,1、2、5、6,
然负责编写项目项目高昊负责编写项目本书由王永强主审
3、4,7。。
ⅡArduino
在此特别感谢哈尔滨职业技术学院中国特色高水平高职学校项目建设系列教材编审委员会
,
给予教材编写的指导和大力帮助
。
由于编者水平有限书中难免有不妥之处恳请广大读者批评指正
,,。
编者
年月
20221
Ⅰ
项目1控制花样闪烁灯……………1
任务搭建开发环境……………………
1Arduino2
任务控制盏闪烁………………………
21LED10
项目2设计OLED电子广告屏…………………22
任务加载第三方库……………………
1Arduino22
任务显示屏广告………………………
2OLED33
项目3设计夜视电子门铃………………………44
任务编写蜂鸣器控制程序………………………
144
任务实现夜视电子门铃…………
261
项目4开发智能终端数据上传系统……………73
任务编写串行通信驱动…………
174
任务实现智能终端数据上传系统………………
286
项目5设计多功能环境监测器…………………94
任务编写水分、光照数据采集程序……………
194
任务编写温湿度数据采集程序………………
2102
任务实现多功能环境监测器功能……………
3109
项目6开发远程无线呼叫系统…………………120
任务编写无线通信程序………………
1ZigBee120
任务调试无线呼叫系统………………………
2128
项目7设计智能蓝牙门锁………………………153
任务开发蓝牙驱动…………………
1Arduino153
任务调试智能蓝牙门锁系统…………………
2159
附录A图形符号对照表…………177
参考文献……………178
项目1
控制花样闪烁灯
生活中有许多由发光二极管组成的电子产品应用案例比如店面的招牌广场房间
LED(),,,、
等空间的灯光美化的应用为人们的生活增添了绚丽的色彩
。LED。
现有某商家决定制作广告招牌用于店面宣传推广并要求交付软件硬件以利于今后
LED,、,
修改显示状态你作为电子设计公司技术人员请按照商家需求使用快速搭建开
LED。,Arduino
发环境完成闪烁控制硬件电路设计及程序开发
,LED。
能够正确安装集成开发环境
(1)Arduino(IDE)。
熟练配置硬件型号端口
(2)Arduino。
熟练配置编辑器语言显示行号编辑器字体大小等系统设置
(3)、、。
能够查看分析程序代码编译信息提示
(4)、。
熟练编译下载程序代码到硬件
(5)、Arduino。
能够正确分析硬件电路
(6)LED。
能够编写控制多个闪烁的程序代码
(7)LED。
遵守程序代码书写规范并能够详细注释程序代码
(8),。
2Arduino
任务1搭建Arduino开发环境
学生通过完成本任务应能够下载并安装软件进行软件开发环境设置
,Arduino,Arduino。
Arduino简介
1.认识Arduino
是一种便捷灵活方便上手的开源电子设计平台将硬件多种型号的开发
Arduino、,(Arduino
板和软件开发环境结合在一起形成了一个完整的软硬件平台该平台包括一块具
)(ArduinoIDE),
备功能的电路板以及一套程序开发环境软件于年问世由于它开源易入门的特性
I/O,2005。、,
目前已被广泛应用于电子设计当中
。
开发者可以使用见图与其他电子元件或设备交互它可以读取开关传感器等
Arduino(1-1),、
信号控制显示器件电机和其他各式各样的物理设备或者与其他智能设备进行信息传递如可调
,、,
电阻器各式各样的传感器显示器电机等
、、、。
图
1-1ArduinoUNOREV3
诞生的初衷是让电子设计爱好者能够快速地通过它来学习电子和传感器的基础知
Arduino
项目1控制花样闪烁灯3
识并应用到他们的设计当中希望他们在设计过程中更关注想法和创意减少对于硬件如何工
,。,
作硬件电路如何构成等问题的时间投入同时开发者公开了硬件设计图与程序编码
、。,Arduino,
他们规定任何人都可以复制重新设计甚至出售开发板也因为这样的想法与理念使
、Arduino,,
迅速在硬件设计行业广受大家的欢迎用制作的作品可以感知触摸声音位
Arduino。Arduino、、
置或发出声音光亮等使得任何对它感兴趣的人包括没有编程或电子技术经验的人
、。Arduino,
能够使用这种丰富且强大的技术
。
板上有一个标准的微控制器通过使用可编程的输入输出引脚与周围的世界互动
Arduino,、,
也可以通过接口扩展接口蓝牙等与计算机方便地进行通信软件开发
USB、(Wi-Fi、)。Arduino
环境可以进行编写修改编译和上传源代码到开发板同时把许多技术人员开发的微控
、、Arduino,
制器程序打包到特有命令库中极大地简化了程序代码的开发可直接用于每一个为
Arduino,,
而编写的程序框架中非常容易使用和理解
Arduino,。
体现了开放设计共同建设相互合作的理念全部的设计文件原理图和软件可
Arduino、、。、,
以免费获得下载使用修改改造甚至转售它们无须购买版权无须申请许可权但是
、、、、,,,Arduino
原型版的版权归团队所有团队唯一拥有的是商标使用该商标需
Arduino。Arduino“Arduino”,
向团队支付费用自由和免费使得吸引了更多设计人员加入中来确
Arduino。ArduinoArduino,
保了由平台衍生出的创新灵感在更有想象力的设计上有用武之地
Arduino,。
具有如下特色
Arduino:
开源硬件电路设计图和程序开发接口免费的程序开发环境
(1)、;
可依据设计需求进行电路裁剪并免费使用
(2);
将微控制器单片机程序进行封装使用简单语句完成部分常用程序功能简化
(3)(),,
微控制器程序编写入门难度
;
可使用在线烧录器将写入新的微控制器
(4)ISCPBootloader;
设计了多种外围电路接口方便连接外围器件与其他智能设备交互等
(5),、;
使用了价格低廉的微控制器
(6)(ATmega8/168/328);
具备接口通过可以直接进行编程编译烧录
(7)USB,IDE、、;
可以通过开发程序代码并部署小型物联网工程
(8)ArduinoCloud。
团队建立了公开的网站包含硬件软件线上云开发文档等内容以便于
ArduinoArduino,、、、,
使用者了解使用购买同时得益于创客小发明爱好者爱好者的兴起
、、Arduino。,、、DIY,Arduino
网站得到了飞速发展通过入门教程开发代码和库设计新硬件项目教授实践课程分享他们制
,、、、、
作的项目等方式在方便使用者了解的同时也为平台做出了贡献
,Arduino,Arduino。
中文网站网址可了解学习教程参
Arduino:/,Arduino、Arduino、
与讨论开源项目等
、。
官方网站英文网址包含相关内容如语法
Arduino():https://www.arduino.cc/,Arduino,
参考购买了解更新开源项目等
、、、。
2.Arduino集成开发环境
(IDE)
集成开发环境是用来编写编译程序代码下载可执行程序到硬件开
Arduino(IDE)、,Arduino
发板并带有其他辅助功能的专用软件如图所示
,1-2。
4Arduino
图开发环境
1-2Arduino
认识开发环境
1)
开发环境的主界面如图所示
Arduino1-3。
图开发环境的主界面
1-3Arduino
程序编辑区位于开发环境的中间区域用于编写显示程序代码
(1),、Arduino。
信息提示区位于最下方用来显示程序编译下载等运行情况
(2),、。
开发环境上方区域包含菜单栏及工具栏用来完成软件的基本操作包括保存编译程序
(3),,、、
调用示例程序编译及上传程序等
、。
项目1控制花样闪烁灯5
程序开发语言
2)Arduino
提供了实现语言的开发环境语言基于语言开
ArduinoProcessing/Wiring,ArduinoWiring
发类似于语言是对库的二次封装不需要太多的单片机基础编程基础
(C/C++),AVRGCC,
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