本书是根据本科物联网工程专业的教学需求,结合Arduino开源硬件的架构和运作原理编写的。书中详细阐述了Arduino的架构原理、开发策略,并探讨了短距离无线通信技术的运用。全书共10章,分为理论篇和实践篇,理论篇的主要内容包括Arduino基础、硬件设计平台、编程语法基础以及短距离无线通信技术;实践篇的主要内容包括基于Arduino的蓝牙双色LED灯、RFID门禁系统、红外智能遥控台灯、Wi-Fi远程控制,以及智能家居和智慧教室系统的设计与实现。
本书语言清晰易懂,重点突出了创新产品项目设计的内容。适合应用型本科院校或高职院校的物联网工程、嵌入式系统等专业,可以作为“物联网通信技术”“创新产品开发实训”等课程的配套教材。
理 论 篇
第1章 Arduino基础知识 2
1.1 Arduino概述 2
1.2 典型的Arduino开发板 4
1.3 Arduino扩展板 9
1.4 Arduino IDE 11
本章小结 16
练习与思考 17
第2章 Arduino硬件设计平台——Fritzing 18
2.1 Fritzing简介 18
2.2 Fritzing软件的安装与使用 18
2.2.1 Fritzing软件的下载与安装 18
2.2.2 Fritzing软件介绍 21
2.2.3 Fritzing的常见使用技巧 26
2.3 使用Fritzing进行Arduino电路设计 32
本章小结 43
练习与思考 43
第3章 Arduino的语法基础——C语言 44
3.1 Arduino程序概述 44
3.2 变量与常量 46
3.2.1 变量定义 47
3.2.2 数据类型 47
3.2.3 数据类型的转换 48
3.2.4 变量的声明 48
3.2.5 变量的分类 49
3.2.6 常量 51
3.3 运算符和表达式 52
3.3.1 算术运算符 52
3.3.2 关系运算符 53
3.3.3 布尔运算符 54
3.3.4 位运算符 55
3.3.5 复合运算符 55
3.3.6 运算符优先级 56
3.4 Arduino控制语句 56
3.4.1 条件控制语句 56
3.4.2 循环控制语句 61
3.4.3 break与continue语句 64
3.5 数组 65
3.6 预处理 67
3.7 函数 68
3.7.1 通信函数 68
3.7.2 数字I/O函数 72
3.7.3 模拟I/O函数 74
3.7.4 高级I/O函数 76
3.7.5 时间函数 77
3.7.6 数学函数 80
3.7.7 外部中断函数 83
本章小结 84
练习与思考 84
第4章 短距离无线通信技术 86
4.1 短距离无线通信技术概述 86
4.1.1 物联网的起源与发展 86
4.1.2 物联网的概念 87
4.1.3 物联网的体系结构 88
4.1.4 短距离无线通信技术概览 89
4.1.5 物联网的应用领域 90
4.2 蓝牙通信技术 92
4.2.1 蓝牙技术的发展 92
4.2.2 蓝牙技术协议的体系结构 93
4.2.3 蓝牙技术的组网 96
4.2.4 蓝牙技术的特点与应用领域 97
4.3 ZigBee通信技术 99
4.3.1 ZigBee技术的发展 99
4.3.2 ZigBee技术协议的体系结构 100
4.3.3 ZigBee技术的网络连接 102
4.3.4 ZigBee技术的特点及应用 103
4.4 无线局域网通信技术 104
4.4.1 WLAN的发展 105
4.4.2 WLAN物理层协议 105
4.4.3 WLAN的拓扑结构 108
4.4.4 WLAN的MAC层协议 109
4.4.5 WLAN技术的特点及应用 111
4.5 RFID通信技术 112
4.5.1 RFID的发展历程 112
4.5.2 RFID的系统组成 112
4.5.3 RFID的工作原理 113
4.5.4 RFID技术的特点及应用 114
本章小结 115
练习与思考 115
实 践 篇
第5章 基于Arduino的蓝牙遥控双色LED灯的
设计与实践 118
5.1 设计流程 118
5.2 设计实施 118
5.2.1 材料准备 118
5.2.2 硬件连接 121
5.2.3 程序设计 122
5.2.4 程序测试 123
本章小结 124
练习与思考 125
第6章 基于Arduino的RFID门禁系统的
设计与实践 126
6.1 设计流程 126
6.2 设计实施 126
6.2.1 材料准备 126
6.2.2 硬件连接 131
6.2.3 程序设计 132
6.2.4 程序测试 135
本章小结 137
练习与思考 137
第7章 基于Arduino的红外遥控智能台灯的
设计与实践 138
7.1 设计流程 138
7.2 设计实施 138
7.2.1 材料准备 138
7.2.2 硬件连接 142
7.2.3 程序设计 142
7.2.4 程序测试 145
本章小结 146
练习与思考 147
第8章 基于Arduino的Wi-Fi远程控制的
设计与实践 148
8.1 设计流程 148
8.2 设计实施 148
8.2.1 材料准备 148
8.2.2 硬件连接 150
8.2.3 程序设计 151
8.2.4 程序测试 157
本章小结 159
练习与思考 159
第9章 基于Arduino的智能家居系统的
设计与实践 160
9.1 设计流程 160
9.2 设计实施 160
9.2.1 材料准备 160
9.2.2 硬件连接 163
9.2.3 程序设计 164
9.2.4 程序测试 170
本章小结 171
练习与思考 171
第10章 基于Arduino的智慧教室系统的
设计与实践 172
10.1 设计流程 172
10.2 设计实施 172
10.2.1 材料准备 172
10.2.2 硬件连接 175
10.2.3 程序设计 176
10.2.4 程序测试 182
本章小结 185
练习与思考 185
参考文献 186