本书是在总结创新创业教育、学科竞赛及教学科研成果的基础上编写而成的。全书共8章，第1～3章作为Arduino开发的基础，主要介绍Arduino概述、开发板、通用元器件及其相关编程语言；第4章介绍输出的案例，通过不同的案例学习LED的控制方法及软硬件设计；第5章介绍输入的案例，以此学习各种类型传感器的使用；第6章介绍较大功率元器件的案例，以此了解控制各种电动机的方法；第7章介绍各种创新项目、学科竞赛中广泛使用的图形图像识别、处理的知识与案例；第8章通过一个综合性案例——智能物流机器人小车的设计与制作来学习综合项目的软硬件开发。本书配有仿真动画、电子课件、示例程序源文件等资源，读者可登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）下载或扫描二维码观看。本书可作为应用型本科和高职高专院校机械设计制造及其自动化、电子信息工程、机器人工程、计算机科学与技术等专业的教材或者各学校创新创业教育相关教材，也可作为学生参加机器人创新大赛、工程实践与创新大赛、物理创新竞赛、机械设计大赛、挑战杯科技作品竞赛等的指导性教材。

Arduino作为全球流行的开源硬件，是一个优秀的硬件开发平台。Arduino的简单开发方式使得开发者不需要关注难度较大的单片机知识。开发者更关注作品的创意与实现，更快地完成自己的项目开发，大大节约学习的成本，缩短开发的周期。 Arduino的种种优势，使得越来越多的专业硬件开发者使用Arduino来开发他们的项目和产品。越来越多的软件开发者使用Arduino进入硬件、物联网等开发领域。在大学里，机械、电子、自动化、软件等相关专业，甚至艺术类专业，也纷纷开设了Arduino相关课程。 本书融入了编者近些年课堂教学、学科竞赛指导、学生科研训练计划项目和社会科技服务的经验，具有以下特点。 （1）理论和实践相结合，既有相关理论的介绍，又有相关的实践案例。读者只需要具备简单的物理学知识而不需要具备复杂的程序设计知识，且Arduino学习简单，上手快。 （2）既有各种传感器信号获取的案例，又有LED及电动机等输出的案例，还有图形图像处理及综合性案例，由简单到复杂，逐次推进Arduino的学习。 （3）作为“互联网+”新形态教材，本书配套了示例程序源文件、电子课件等教学资源，运行效果视频可扫描书中二维码观看，实现线上、线下相结合的教学模式。 各章主要内容如下。 第1章 介绍Arduino相关项目、Arduino的使用范围、特点及Arduino IDE的使用简介。 第2章 介绍常用Arduino开发板的性能参数、通用元器件的原理及其使用方法。 第3章 介绍Arduino编程语言及其相关函数。 第4章 通过LED的控制介绍普通LED、交通灯、数码管等的使用。 第5章 介绍灰度传感器、超声波测距传感器、酒精检测报警器、温湿度计、运动类传感器等Arduino常见传感器的应用。 第6章 介绍Arduino驱动各种电动机的案例，主要有直流电动机、步进电动机及舵机的使用。 第7章 介绍图像的基本知识、OpenMV的使用及在树莓派平台上使用OpenCV进行图像识别的案例。 第8章 介绍一个综合性案例——智能物流机器人小车的设计与制作。 本书由何洋、颜国华任主编，范兴铎、刘海军、王晖任副主编。陈奕璋、甫尧锴、陈涛、洪佳涛等在电路图绘制、程序调试方面做了大量的工作。 限于编者水平，书中难免有不足之处，敬请读者批评指正，以便修订时改进。如果读者在使用本书的过程中有宝贵的意见或建议，恳请联系我们，电子邮箱：421144044@ qq.com。 编 者

第1章 Arduino概述 1 1.1 Arduino简介 1 1.2 Arduino由来 3 1.3 选用Arduino作为开发平台的优势 4 1.4 安装Arduino IDE软件 4 1.5 加载第一个Arduino程序——Blink 7 1.6 本章函数小结 10 练习 10 第2章 Arduino开发板、通用元器件及其开发环境 11 2.1 Arduino开发板 11 2.1.1 Arduino Uno开发板 11 2.1.2 Arduino Mega2560开发板 13 2.1.3 Arduino Nano开发板 14 2.1.4 Arduino Leonardo开发板 14 2.1.5 Arduino Micro开发板 15 2.1.6 Arduino Due开发板 15 2.1.7 Arduino开发板的选择 16 2.2 Arduino扩展板 16 2.2.1 Arduino Uno扩展板 16 2.2.2 Arduino Mega2560扩展板 17 2.3 Arduino通用元器件简介 19 2.3.1 常用电子元器件 19 2.3.2 面包板与杜邦线 21 2.4 Arduino开发环境 22 2.4.1 Arduino IDE简介 22 2.4.2 Arduino 图形编程开发环境 24 2.4.3 Fritzing电路图制作软件简介 25 2.4.4 Autodesk TinkerCAD仿真平台简介 27 练习 28 第3章 Arduino编程语言基础 29 3.1 Arduino语言及其程序结构 29 3.1.1 Arduino语言 29 3.1.2 Arduino程序结构 29 3.2 Arduino C语言程序基础 30 3.2.1 常量与变量 30 3.2.2 运算符 34 3.2.3 表达式和语句 34 3.2.4 函数 35 3.2.5 控制结构 36 3.3 Arduino基本函数 44 练习 48 第4章 LED的控制 49 4.1 点亮LED 49 4.1.1 硬件设计 49 4.1.2 代码实现 51 4.1.3 代码解析 52 4.2 按键控制LED 54 4.2.1 硬件设计 54 4.2.2 代码实现 56 4.2.3 代码解析 56 4.3 “会呼吸”的LED 57 4.3.1 硬件设计 58 4.3.2 代码实现 59 4.3.3 代码解析 59 4.4 可调光的LED 60 4.4.1 硬件设计 60 4.4.2 代码实现 61 4.4.3 代码解析 61 4.5 交通灯 62 4.5.1 硬件设计 62 4.5.2 代码实现 63 4.5.3 代码解析 64 4.6 交互式交通灯 66 4.6.1 硬件设计 66 4.6.2 代码实现 67 4.6.3 代码解析 68 4.7 LED数码管的使用 74 4.7.1 硬件设计 74 4.7.2 代码实现 75 4.7.3 代码解析 76 4.8 本章函数小结 78 练习 80 第5章 Arduino常见传感器应用 81 5.1 光控灯与光敏电阻 81 5.1.1 硬件设计 81 5.1.2 代码实现 83 5.1.3 代码解析 84 5.2 简单的颜色识别与灰度传感器 85 5.2.1 硬件设计 85 5.2.2 代码实现 86 5.2.3 代码解析 87 5.3 距离检测与红外测距传感器 89 5.3.1 硬件设计 89 5.3.2 代码实现 91 5.3.3 代码解析 93 5.4 距离检测与超声测距传感器 93 5.4.1 硬件设计 93 5.4.2 代码实现 95 5.4.3 代码解析 96 5.5 酒精检测报警器与MQ-3酒精浓度传感器 97 5.5.1 硬件设计 97 5.5.2 代码实现 99 5.5.3 代码解析 100 5.6 温湿度计与DHT11数字温湿度传感器 101 5.6.1 硬件设计 101 5.6.2 代码实现 105 5.6.3 代码解析 106 5.7 角运动测量仪与单轴陀螺仪传感器 108 5.7.1 硬件设计 108 5.7.2 代码实现 110 5.7.3 代码解析 111 5.8 本章函数小结 112 练习 115 第6章 Arduino驱动电动机 116 6.1 直流电动机驱动 116 6.1.1 直流电动机驱动的基本原理 116 6.1.2 MOS管或三极管驱动直流电动机 119 6.1.3 L298N驱动直流电动机 120 6.1.4 TB6612FNG驱动直流电动机 124 6.2 步进电动机驱动 128 6.2.1 步进电动机驱动原理 128 6.2.2 ULN2003驱动步进电动机 128 6.2.3 A4988驱动步进电动机 130 6.3 舵机驱动 133 6.3.1 Arduino引脚直接驱动舵机 133 6.3.2 幻尔科技LSC-16舵机控制板驱动舵机 135 6.3.3 PCA9685舵机控制板控制舵机 138 练习 142 第7章 图形图像处理模块 143 7.1 图像的基本知识 143 7.1.1 图像的存储形式 143 7.1.2 图像的颜色模型 146 7.2 OpenMV及其视觉模块 148 7.2.1 OpenMV概述 148 7.2.2 硬件设置 152 7.2.3 OpenMV IDE概述 153 7.2.4 脚本结构 159 7.2.5 I/O教程 160 7.2.6 OpenMV 颜色识别实例 161 7.2.7 OpenMV 形状识别实例 164 7.2.8 二维码与条形码识别实例 169 7.2.9 OpenMV与Arduino通信 173 7.3 基于树莓派+OpenCV计算机视觉库的图像识别 177 7.3.1 树莓派简介 177 7.3.2 树莓派OpenCV环境配置 179 7.3.3 OpenCV-Python图像处理基本操作 181 7.3.4 OpenCV-Python形状识别编程实例 184 7.3.5 OpenCV-Python颜色形状识别测量综合编程实例 188 第8章 智能物流机器人小车的设计与制作 193 8.1 智能物流机器人小车的设计要求 193 8.1.1 智能物流机器人小车的运行场地 193 8.1.2 物料识别与搬运任务要求 195 8.2 总体方案设计 196 8.2.1 系统模块组成 196 8.2.2 控制系统设计思路 196 8.3 机械结构设计 198 8.3.1 车体设计 198 8.3.2 机械臂设计 199 8.4 电动机驱动电路 199 8.5 机器人小车巡线系统设计 200 8.6 机械臂控制系统 208 8.7 图形图像处理模块 210 练习 212