Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства

Купить бумажную книгу и читать

Автор: Блум Джереми

Название: Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства

Издательство: СПб.: БХВ-Петербург

Год: 2015

Формат: DjVu

Размер: 53 Мб

Для сайта:

Книга посвящена проектированию электронных устройств на основе микроконтроллерной платформы Arduino. Приведены основные сведения об аппаратном и программном 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 примеры использования и описание различных датчиков, электродвигателей, сервоприводов, индикаторов, проводных и беспроводных интерфейсов передачи данных. В каждой главе перечислены используемые комплектующие, приведены монтажные схемы, подробно описаны листинги программ. Имеются ссылки на сайт информационной поддержки книги. Материал ориентирован на применение несложных и недорогих комплектующих для экспериментов в домашних условиях.

Для широкого круга радиолюбителей.

Об авторе

О техническом редакторе

Благодарности

Введение

Для кого эта книга

О чем эта книга

Что вам понадобится

Электронные ресурсы к книге

Дополнительный материал и поддержка

Что такое Arduino?

О движении Open Source

Несколько советов читателю

Дополнительная информация издательства "БХВ-Петербург" к русскоязычному изданию книги

ЧАСТЬ I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЛАТФОРМЕ ARDUINO

Глава 1. Начало работы, переключаем светодиод из Arduino

1.1. Знакомство с платформой Arduino

1.2. Аппаратная часть

1.3. Микроконтроллеры Atmel

1.4. Интерфейсы программирования

1.5. Цифровые и аналоговые контакты ввода-вывода

1.6. Источники питания

1.7. Платы Arduino

1.8. Запускаем первую программу

1.8.1. Загрузка и установка Arduino IDE

1.8.2. Запуск IDE и подключение к Arduino

1.8.3. Анализируем программу Blink

Резюме

Глава 2. Цифровые контакты ввода-вывода, широтно-импульсная модуляция

2.1. Цифровые контакты

2.2. Подключение внешнего светодиода

2.2.1. Работа с макетной платой

2.3. Подсоединение светодиодов

2.3.1. Закон Ома и формула для расчета мощности

2.4. Программирование цифровых выводов

2.5. Использование цикла

2.6. Широтно-импульсная модуляция с помощью analogWrite()

2.7. Считывание данных с цифровых контактов

2.7.1. Считывание цифровых входов со стягивающим резистором

2.8. Устранение "дребезга" кнопок

2.9. Создание управляемого ночника на RGB-светодиоде

Резюме

Глава 3. Опрос аналоговых датчиков

3.1. Понятие об аналоговых и цифровых сигналах

3.2. Сравнение аналоговых и цифровых сигналов

3.3. Преобразование аналогового сигнала в цифровой

3.4. Считывание аналоговых датчиков с помощью Arduino. Команда analogRead()

3.5. Чтение данных с потенциометра

3.6. Использование аналоговых датчиков

3.7. Работа с аналоговым датчиком температуры

3.8. Использование переменных резисторов для создания собственных аналоговых датчиков

3.9. Резистивный делитель напряжения

3.10. Управление аналоговыми выходами по сигналу от аналоговых входов

Резюме

ЧАСТЬ II. УПРАВЛЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ

Глава 4. Использование транзисторов и управляемых двигателей

4.1. Двигатели постоянного тока

4.2. Борьба с выбросами напряжения

4.3. Использование транзистора в качестве переключателя

4.4. Назначение защитных диодов

4.5. Назначение отдельного источника питания

4.6. Подключение двигателя

4.7. Управление скоростью вращения двигателя с помощью ШИМ

4.8. Управление направлением вращения двигателя постоянного тока с помощью Н-моста

4.9. Сборка схемы Н-моста

4.10. Управление работой Н-моста

4.11. Управление серводвигателем

4.11.1. Стандартные сервоприводы и сервоприводы вращения

4.11.2. Принцип работы серводвигателя

4.12. Контроллер серводвигателя

4.13. Создание радиального датчика расстояния

Резюме

Глава 5. Работаем со звуком

5.1. Свойства звука

5.2. Как динамик воспроизводит звук

5.3. Использование функции tone() для генерации звуков

5.4. Включение файла заголовка

5.5. Подключение динамика

5.6. Создание мелодии

5.6.1. Использование массивов

5.6.2. Создание массивов нот и определение их длительности звучания

5.6.3. Написание программы воспроизведения звука

Резюме

Глава 6. USB и последовательный интерфейс

6.1. Реализация последовательного интерфейса в Arduino

6.2. Платы Arduino с внутренним или внешним преобразователем FTDI

6.3. Платы Arduino с дополнительным микроконтроллером для преобразования USB в последовательный порт

6.4. Платы Arduino с микроконтроллером, снабженным встроенным интерфейсом USB

6.5. Платы Arduino с возможностями USB-хоста

6.6. Опрос Arduino с компьютера

6.6.1. Пример вывода данных

6.6.2. Использование специальных символов

6.6.3. Изменение представлений типа данных

6.6.4. Общение с Arduino

6.6.5. Чтение информации из компьютера или другого последовательного устройства

Плата Arduino в качестве транслятора данных

Различие между char и int

Отправка одиночных символов для управления светодиодом

Отправка последовательности цифр для управления RGB-светодиодом

6.7. Создаем компьютерное приложение

6.7.1. Интерфейс Processing

6.7.2. Установка Processing

6.7.3. Плата Arduino управляет приложением на Processing

6.7.4. Отправка данных из Processing-приложения в Arduino

6.8. Изучаем особенности работы с Arduino Leonardo (и другими платами на основе процессора 32U4)

6.8.1. Эмуляция клавиатуры

6.8.2. Отправка команд для управления компьютером

6.8.3. Эмуляция мыши

Резюме

Глава 7. Сдвиговые регистры

7.1. Что такое сдвиговый регистр

7.2. Последовательная и параллельная передача данных

7.3. Сдвиговый регистр 74НС595

7.3.1. Назначение контактов сдвигового регистра

7.3.2. Принцип действия сдвиговых регистров

7.3.3. Передача данных из Arduino в сдвиговый регистр

7.3.4. Преобразование между двоичным и десятичным форматами

7.4. Создание световых эффектов с помощью сдвигового регистра

7.4.1. Эффект "бегущий всадник"

7.4.2. Отображение данных в виде гистограммы

Резюме

ЧАСТЬ III. ИНТЕРФЕЙСЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Глава 8. Интерфейсная шина I2С

8.1. История создания протокола I2С

8.2. Схема подключения устройств I2С

8.2.1. Взаимодействие и идентификация устройств

8.2.2. Требования к оборудованию и подтягивающие резисторы

8.3. Связь с датчиком температуры I2С

8.3.1. Сборка схемы устройства

8.3.2. Анализ технического описания датчика

8.3.3. Написание программы

8.4. Проект, объединяющий регистр сдвига, последовательный порт и шину I2С

8.4.1. Создание системы мониторинга температуры

8.4.2. Модификация кода программы

8.4.3. Написание программы на Processing

Резюме

Глава 9. Интерфейсная шина SPI

9.1. Общие сведения о протоколе SPI

9.2. Подключение устройств SPI

9.2.1. Конфигурация интерфейса SPI

9.2.2. Протокол передачи данных SPI

9.3. Сравнение SPI и I2С

9.4. Подключение цифрового потенциометра SPI

9.4.1. Техническое описание МСР4231

9.4.2. Описание схемы устройства

9.4.3. Написание программы

9.5. Создание световых и звуковых эффектов с помощью цифровых потенциометров SPI

9.5.1. Описание схемы устройства

9.5.2. Модификация программы

Резюме

Глава 10. Взаимодействие с жидкокристаллическими дисплеями

10.1. Настройка жидкокристаллического дисплея

10.2. Библиотека LiquidCrystal

10.3. Вывод текста на дисплей

10.4. Создание специальных символов и анимации

10.5. Создание регулятора температуры

10.5.1. Монтаж схемы устройства

10.5.2. Отображение данных на ЖК-дисплее

10.5.3. Установка порогового значения температуры с помощью кнопок

10.5.4. Добавляем вентилятор и звуковое оповещение

10.5.5. Итог всего: полная программа

10.6. Как усовершенствовать проект

Резюме

Глава 11. Беспроводная связь с помощью радиомодулей ХВее

11.1. Общие сведения о беспроводной связи ХВее

11.1.1. Радиомодули ХВее

11.1.2. Платы расширения для ХВее

Стабилизатор 3,3 В

Согласование логических уровней

Светодиодные индикаторы

Перемычка или переключатель выбора UART

Программная или аппаратная реализация UART

11.2. Настройка модулей ХВее

11.2.1. Настройка с помощью USB-адаптера

Первый вариант программирования (не рекомендуется)

Второй вариант программирования (рекомендуется)

11.2.2. Настройка модуля ХВее и его подключение к компьютеру

11.2.3. Настройка ХВее с помощью Windows-приложения X-CTU

11.2.4. Настройка модулей ХВее из последовательного терминала

11.3. Соединяемся с компьютером по беспроводной сети

11.3.1. Автономное питание платы Arduino

Питание от USB с компьютера или сетевого адаптера

Питание от батареи

Сетевые источники питания

11.3.2. Пример 1: беспроводное управление цветом окна на компьютере

11.3.3. Пример 2: управление RGB-светодиодом

11.4. Беспроводной дверной звонок

11.4.1. Разработка системы

11.4.2. Оборудование для передатчика

11.4.3. Оборудование для приемника

11.4.4. Программа для передатчика

11.4.5. Программа для приемника

Резюме

ЧАСТЬ IV. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТЕМЫ И ПРОЕКТЫ

Глава 12. Аппаратные прерывания и прерывания по таймеру

12.1. Использование аппаратных прерываний

12.2. Что выбрать: опрос состояния в цикле или прерывания?

12.2.1. Программная реализация

12.2.2. Аппаратная реализация

12.2.3. Многозадачность

12.2.4. Точность сбора данных

12.2.5. Реализация аппаратного прерывания в Arduino

12.3. Разработка и тестирование системы противодребезговой защиты для кнопки

12.3.1. Создание схемы аппаратного устранения дребезга

12.3.2. Монтаж схемы

12.3.3. Программа обработки аппаратного прерывания

12.4. Прерывания по таймеру

12.4.1. Общие сведения о прерываниях по таймеру

12.4.2. Установка библиотеки

12.4.3. Одновременное выполнение двух задач

12.5. Музыкальный инструмент на прерываниях

12.5.1. Схема музыкального инструмента

12.5.2. Программа для музыкального инструмента

Резюме

Глава 13. Обмен данными с картами памяти SD

13.1. Подготовка к регистрации данных

13.1.1. Форматирование данных с помощью CSV-файлов

13.1.2. Подготовка SD-карты для регистрации данных

13.2. Взаимодействие Arduino с SD-картой

13.2.1. Платы расширения для SD-карт

13.2.2. SPI-интерфейс SD-карты

13.2.3. Запись на SD-карту

13.2.4. Чтение с SD-карты

13.3. Использование часов реального времени

13.3.1. Общие сведения о часах реального времени

Микросхема часов реального времени DS1307

Сторонняя библиотека Arduino RTClib

13.3.2. Использование часов реального времени

Подключение модулей SD card shield и RTC

Модификация программы для работы с RTC

13.4. Регистратор прохода через дверь

13.4.1. Схема регистратора

13.4.2. Программа для регистратора

13.4.3. Анализ зарегистрированных данных

Резюме

Глава 14. Подключение Arduino к Интернету

14.1. Всемирная паутина, Arduino и Вы

14.1.1. Сетевые термины

IP-адрес

МАС-адрес

HTML

HTTP

GET/POST

DHCP

DNS

Клиенты и серверы

Подключение к сети платы Arduino

14.2. Управление платой Arduino из Интернета

14.2.1. Настройка оборудования для управления вводом-выводом

14.2.2. Создание простой веб-страницы

14.2.3. Написание программы для Arduino-сервера

Подключение к сети и получение IP-адреса через DHCP

Ответ на клиентский запрос

Итоговая программа веб-сервера

14.3. Управление платой Arduino по сети

14.3.1. У правление платой Arduino по локальной сети

14.3.2. Организация доступа к плате Arduino из внешней сети

Вход в панель администрирования маршрутизатора

Резервирование IP-адреса для Arduino в DHCP

Перенаправление порта 80 на плату Arduino

Обновление динамического DNS

14.4. Отправка данных в реальном времени в графические сервисы

14.4.1. Создание потока данных на Xively

Создание учетной записи Xively

Создание потока данных

Установка библиотек Xively и HTTPClient

Подключение к плате Arduino

Настройка Xively и выполнение программы

Отображение данных на веб-странице

14.4.2. Добавление компонентов в поток

Добавление аналогового датчика температуры

Добавление показаний датчика в поток

Резюме

Приложение. Документация на микроконтроллер ATmega и схема платы Arduino

Знакомство с технической документацией

Анализ технического описания

Цоколевка микросхемы ATmega 328P

Принципиальная схема Arduino

Предметный указатель