Arduino程序设计与应用——基于Wokwi的虚拟仿真_刘安东、竺功财、倪洪杰_9787302698876

本书是一本将Arduino虚拟仿真介绍、C与C++程序设计和基于Arduino的多传感器实验案例分析结合在一起的教材。考虑到Arduino实际使用的普及性，本书以Arduino虚拟仿真为主线，围绕“低成本”“经典仿真案例分析”“仿真实验自主设计”展开。主要介绍Arduino工程建立、C与C++程序设计以及仿真案例分析，将其作为教材的基础；在此基础上，使用虚拟平台中多种传感器自主设计相关实验案例，如定时中断交通灯、步进电机外部中断串口通信控制、超声波智能避障小车及智能红外遥控小车等；Arduino的I/O口基本驱动、中断、定时器以及串口通信的基本应用为贯穿本书的主线；将Arduino中实际使用的C与C++编程技巧，通信协议解析以及仿真元器件控制逻辑等作为本书的重点，使学生掌握Arduino关键技术要点和应用方法。本书可作为高等院校“Arduino程序设计与应用”课程的通用教材，也可作为电子信息和自动化类专业学生的“C与C++语言程序设计”或“Arduino程序设计与应用”课程的教材。

前言Foreword
在国际上，Arduino几乎成为创客和硬件创新的代名词。创客运动的标志性事件之一是在2005年冬季诞生的优质块Arduino开发板。这块电路板瞬间引发了创客风潮，成为21世纪最重要的科技事件之一。
随后涌现的大量创客项目，涵盖机器人、无人机、智能家居控制、3D打印等领域，主要以Arduino为原型或基础进行研发。基于Arduino电路的产业，如改进或兼容板以及服务创客从原型到批量生产的业务，在开源硬件潮流中蓬勃发展。在硬件创客的工具箱中，Arduino已经连续十多年占据主导地位。
Arduino最显著的贡献之一是为极为复杂难懂的电子制作提供了便捷工具: 它将创客们最为头疼的电子电路和底层驱动库打包集成为黑箱，省略了与电路和硬件驱动相关的大部分操作，使得创客只须关注简单的控制逻辑。这种设计使得创客无须深入学习复杂的电子基础知识，也能轻松制作出高质量且可靠的电子创意产品，从而降低了重复劳动的需求。
本书特色
本书的编写目的是向对硬件开发感兴趣的非电子、机电类专业的大学生以及没有软件和硬件开发经验的初学者提供系统、完善的基础知识与开发教程。本书深入浅出地介绍Arduino软硬件的基础知识,无需实际的单片机开发板，在网页中即可完成学习。结合多个案例,详细介绍Arduino各个功能模块与相关类库,便于读者有针对性地学习和查阅。本书体系结构清晰,内容丰富,功能模块案例和综合案例相结合,使读者能够系统学习,并进一步提高开发能力。
如何阅读本书
本书包含的信息覆盖了较为丰富的 Arduino 功能，从基本概念和常见任务到高级技术，讲述Wokwi平台的基本使用方法、编程语言基础、平台相关传感器以及基于该平台进行自主开发的案例，由浅入深地带领读者在无需实际单片机开发板的基础上完成Arduino的学习。本书共6章。第1章为初识Wokwi，介绍Wokwi平台的来源，该平台元器件的基本介绍，演示如何使用Wokwi来创建、导入及运行工程文件，最后简单运行一个案例，带领读者初识平台。
第2、3章为基础编程语言介绍，内容包括Arduino语言、程序结构、C/C++语言基础以及相关扩展，并且介绍了一个基于C++的经典案例——闹钟，为读者学习编程语言打下基础。
第4章为平台传感器介绍，列举了该平台的7种主要传感器，分析相应的工作场景，并提供一个运行案例，以仿真形式给予读者传感器实际简单工程应用的经验。
第5、6章为自主设计，一共有11个综合案例供读者学习。自主设计Arduino基本功能应用，例如基本通信、中断以及定时等，结合第4章传感器的综合设计案例，给读者提供了综合设计项目的参考，为以后设计基于Arduino的项目打下基础。
致谢
首先感谢Wokwi开发团队开源了整个项目,因为他们的无私,才有了本书的面世。同时还要感谢活跃在Arduino论坛上的所有开发人员,是他们的创新精神和辛勤努力才使这么多新奇的功能得以实现,使Arduino第三方类库不断完善,使Arduino不断向前发展。最后，感谢金哲豪、朱华中、杨毅镔以及孙宇豪等在本书编著过程中提供的帮助。
本书由刘安东、竺功财和倪洪杰编著，其中，第4章传感器部分由戴英明与俞博文协助编写。书中的不足与错误之处,敬请读者批评指正。

编者2025年1月

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