課程 名稱

Arduino開發從入門到實戰

Arduino Development from Beginning to Practice

教學目的和要求

課程說明本課程主要通過“基礎知識→模塊實驗→項目實戰”的思路，由淺入深，先易后難，先簡單后綜述地引導學生進行學習和逐步提高，分層激發學生的學習興趣。

教學目的通過本課程的學習，可以使Arduino的初學者輕松入門，并通過本書中手把手地項目教學方式，使學生掌握Arduino項目開發的完整過程。

教學要求本書共15章，建議教學學時為64學時，其中理論32學時，實驗32學時（普通實驗20學時，綜合實驗12學時），該課程的先導課程為電路分析、模擬電路、單片機基礎等。

教學內容和要求（分章節）

教學方法與學時分配:本課程采用“基礎知識+模塊實驗+項目實戰”的教學方式進行教學，采用現代化授課手段，在課堂上可以根據實際情況取舍教學內容，動態調整，力爭與國際接軌，從而達到較好的教學效果。

主要內容及基本要求

第一章 Arduino 概述

基本內容：本章主要對“Arduino開發從入門到實戰”這門課進行了一個總體的概述，給出了Arduino的起源、Arduino可以干什么、創客文化、Arduino開源文化、發展趨勢以及幾個關于Arduino的趣味小實例。

基本要求：要求學生掌握Arduino的概念、基本作用及Arduino與其他單片機相比具有的優勢，了解Arduino發展進程、開源文化基本內容。

第二章 Arduino 硬件資源

基本內容：本章介紹Arduino的硬件部分，包括Arduino核心ATmega32xx系列單片機、ATmega32xx主要特性、典型的Arduino開發板與擴展板及Arduino其他類型的衍生控制器。

基本要求：要求學生掌握Arduino硬件組成、Arduino Uno 各引腳功能等特性。熟悉幾款常用的Arduino的開發板與擴展板，了解其功能及使用方法。

第三章 開發環境

基本內容：本章介紹了Arduino的軟件部分，包括開發環境、集成開發環境（IDE）、驅動安裝、IDE基本操作、程序的輸入、編譯與下載以及解決開發環境的常見問題。

基本要求：要求學生能夠掌握Arduino的驅動與安裝、如何燒錄程序。熟悉Arduino編譯環境，了解Arduino IDE 的基本特點，菜單欄各個部分的功能與作用，掌握基本功能快捷鍵，能夠完成Arduino實驗板的編程寫入。

第四章 Arduino 語言

基本內容：本章介紹Arduino的語言、基本函數、Arduino庫函數三大部分。其中Arduino的語言主要包括標識符、關鍵字、Arduino語言運算符、控制語句、基本結構等。Arduino基本函數主要有數字I/O、模擬I/O、時間函數等。

基本要求： 要求學生掌握Arduino編程格式、Arduino語言結構，熟悉Arduino函數的書寫規范，了解使用庫函數的方法。

第五章 炫酷LED燈

基本內容：本章介紹炫酷LED燈實驗，通過實驗使LED閃爍發光。使用Arduino Uno開發板、發光二極管、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分使用數字I/O函數完成代碼編寫，最后完成擴展實驗部分。

基本要求：掌握LED發光二極管的基本原理，了解LED在生活中的應用，熟悉Arduino Uno硬件連接、軟件編程過程，掌握數字I/O函數語言結構。

第六章 按鍵開關的輸入

基本內容：本章介紹了按鍵開關輸入實驗，通過實驗使LED閃爍發光。使用Arduino Uno開發板、按鍵開關、發光二極管、杜邦線、面包板，通過按下按鍵使LED發光、松手LED 熄滅。軟件部分使用基本數字I/O函數編寫代碼，最后完成擴展實驗部分 。

基本要求：掌握按鍵開關的基本原理，熟悉LED發光二極管的基本原理，了解按鍵開關的種類及其在生活中的應用，熟悉Arduino Uno硬件連接、軟件編程過程，掌握數字I/O函數語言結構。

第七章 觸摸延時開關

基本內容：本章介紹了觸摸延時開關，通過實驗使觸碰開關使LED燈閃爍發光。使用Arduino Uno開發板、觸摸延時開關模塊、發光二極管、杜邦線、面包板通過按下按鍵使LED延時發光、手離開后燈仍然繼續亮一段時間熄滅。軟件部分使用基本數字I/O函數編寫代碼，最后完成擴展實驗部分 。

基本要求：掌握按鍵開關的基本原理，熟悉觸摸延時模塊的基本原理，了解延時開關的種類及其在生活中的應用，熟悉Arduino Uno硬件連接、軟件編程過程，掌握數字I/O函數語言結構。

第八章 溫度與濕度監測

基本內容：本章介紹了溫度與濕度監測實驗，通過實驗改變外界環境的溫度與濕度，觀察串口監視器濃度數值發生變化。使用Arduino Uno開發板、溫度與濕度傳感器DHT11、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分改使用模擬I/O函數完成代碼編寫，最后完成擴展實驗溫度與濕度監測預警部分。

基本要求：掌握DHT11的基本原理，了解溫度與濕度傳感器在生活中的應用，掌握模擬數值到實時溫、濕度的轉換公式，熟悉Arduino Uno硬件部分連接、軟件編程過程，掌握模擬I/O函數語言結構與編程技巧。

第九章 氣體監測

基本內容：本章介紹了氣體監測實驗，首先初始化MQ-2，再通過實驗多次更換不同的外界環境的觀察串口監視器數值發生變化。使用Arduino Uno開發板、氣體監測傳感器MQ-2、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分改使用模擬I/O函數完成代碼編寫，最后運用這節課所學知識完自己設計一個關于氣體監測的實驗。

基本要求：掌握MQ-2的基本原理、連接方式、使用技巧，了解溫度與濕度傳感器在生活中的應用，掌握模擬數值到實時溫、濕度的轉換公式，熟悉Arduino Uno硬件部分連接、軟件編程過程，掌握模擬I/O函數語言結構與編寫技巧。

第十章 LCD顯示

基本內容：本章介紹了LCD顯示實驗，通過實驗改變程序代碼，觀察LCD顯示屏是否發生變化。使用Arduino Uno開發板、LCD1602、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分改使用模擬I/O函數和編寫文本數組完成代碼編寫，最后運用這節課所學知識自己設計一個小實驗。

基本要求：掌握LCD的基本原理和使用方法，了解LCD在生活、生產中的應用情況，掌握文字或字符到代碼的轉換技巧，熟悉LCD硬件引腳的連接、軟件編程過程，掌握模擬I/O函數與數字I/O函數編寫技巧以及庫函數的使用方法。

第十一章 電機控制

基本內容：本章介紹了電機控制實驗，通過編程改變舵機旋轉角度。使用Arduino Uno開發板、四相步進電機、電位器、ULN2003、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分使用模擬I/O函數和電機的庫函數完成代碼編寫，完成當LED亮起時，電機轉動； 當燈熄滅時，電機就停轉的擴展實驗。

基本要求：掌握電機驅動基本原理、步進電機使用方法，了解電機在生產中的應用情況，掌握電機旋轉范圍，熟悉控制電機硬件連接、軟件角度旋轉編程的過程，掌握模擬I/O函數與庫函數的編寫技巧。

第十二章 藍牙通信

基本內容：本章介紹了藍牙通信實驗，通過編寫實驗通信程序代碼，能夠使Android手機與Arduino進行無線通信。實驗過程中使用Arduino Uno開發板、藍牙模塊HC-06、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分使用串口波特率與模擬I/O函數完成代碼編寫，最后運用這節課所學知識完成與Android手機與Arduino藍牙模塊的通信對接。

基本要求：掌握藍牙通信的基本原理、HC-06的通信協議及使用方法，了解藍牙通信在生活中的應用范圍與發展情況，掌握HC-06各個引腳的含義，熟悉藍牙模塊硬件連接、軟件編程過程，掌握串口波特率通信的編寫技巧。

第十三章

WI-FI無線數據傳輸

基本內容：本章介紹了WI-FI無線數據傳輸的實驗，通過編寫數據傳輸的代碼，能夠使Android手機通過WI-FI與Arduino進行無線通信。實驗過程中使用Arduino Uno開發板、串口Wi-Fi模塊TLN13UA60、杜邦線、面包板等完成硬件連接，軟件部分使用串口波特率與模擬I/O函數完成代碼編寫。

基本要求：熟悉WI-FI的含義與發展過程、Wi-Fi模塊的通信協議及使用方法。了解在生活中WI-FI應用程度，掌握TLN13UA60各個引腳的含義。熟悉WI-FI模塊硬件連接、軟件編程過程，掌握串口波特率通信的編寫技巧與串口調試的方法，對比藍牙通信和WI-FI無線數據傳輸兩種方式的優勢與劣勢。

第十四章

ZigBee無線數據傳輸

基本內容：本章介紹了Zig Bee無線數據傳輸的實驗，通過低功耗局域網協議，能夠使通過發送不同的字符，改變LED的亮、滅。實驗過程中使用Arduino Uno開發板、ZigBee模塊XBee PRO、杜邦線等完成硬件連接，再利用軟件部分代碼編寫完成實驗控制。

基本要求：掌握ZigBee無線數據傳輸的基本原理、物聯網的含義，了解Zig Bee的應用前景與使用范圍，掌握XBee PRO各引腳的含義，掌握實驗的硬件連接、軟件編程過程。

第十五章

基于Arduino的智慧農業大棚

基本內容：本章介紹了基于Arduino的智慧農業大棚的綜合項目，首先對智慧大棚系統進行總體的設計，擬定實驗方案，各個功能傳感器模塊、實驗器材的選型，完成軟件及硬件部分的調試及設計，可以通過手機端、電腦端實時監控大棚內環境的變化。實驗過程中主要使用空氣溫、濕度傳感器、CO2

濃度傳感器、土壤濕度傳感器、光照強度傳感器等。

基本要求：了解溫室大棚需要測定的數據、參數，熟悉系統的結構構造、各個功能模塊的使用方法。掌握PC端、手機端編寫代碼過程、代碼調試的方法，熟悉各部分操作的基本流程過程，培養學生綜合項目的設計、硬件連接、編程及測試能力。