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內容簡介

圖解Arduino互動設計入門》主要針對沒有電子電路基礎，但在實際工作中又對微控制器、電子電路、互動裝置等有興趣或者需要的讀者，以輕松幽默的方式講解Arduino及其相關聯的各種電子元件。《圖解Arduino互動設計入門》配以了一些實際的制作項目，讓讀者了解到所學的各種知識如何與實際制作概念結合起來，具有較高的實際運用價值。《圖解Arduino互動設計入門》一大特點是在講述基本電子電路和程序設計概念時，精心制作了大量的手繪圖，讓讀者對這些概念能夠很快地理解。

編輯推薦

沒有相關電子電路和程序設計背景的交互設計學生或者愛好者

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CAPTER01 認識Arduino

2005年時，任教于意大利北部伊夫雷亞(Ivrea)一所互動設計學院(Interaction Design Institute Ivrea)的 Massimo Banzi和 David Cuartielles教授，希望能替學生和互動藝術設計師，找到一種能幫助他們學習電子和傳感器基本知識，并快速地設計、集成互動作品原型(prototype)的微電腦裝置。

"原型"是在新產品開發階段所制作的模型或實驗電路，用來試驗新產品的功能、造型和材料。

有鑒于當時市面上的微電腦控制相關產品眾多，而有些產品采用的程序語言深奧難懂，也不適合設計學院的學生使用。所以他們找來幾個志同道合的伙伴和學生，以 11世紀北意大利的一個國王 "Arduino"為名，設計出開放式(open source)微電腦控制板(以下簡稱"微電腦板"或"控制板")以及程序開發工具。

Arduino微電腦板價格低廉，一塊不到兩百元(若是自己買零件組裝，幾十元左右)，程序設計容易上手，因此廣受世界各地的電子愛好者和互動設計師的喜愛，運用 Arduino創造出各種新奇有趣的互動裝置。

讀者可以在網絡上搜索到各種 Arduino衍生的創意發明，例如：

●聲光玩具，搜索關鍵詞：arduino toy。

●防盜∕防災警報器；

●自動化機械，如：寵物喂食器。

●四軸飛行器，搜索關鍵詞：arduino quadcopter。

●人造衛星，搜索關鍵詞：ArduSat。

●被喻為第三次工業革命的 3D打印機，搜索關鍵詞：3D Printer。例如，開放源代碼的RepRap(www.reprap.org)，以及 MarkerBot打印機(www.markerbot.com/)的控制板都采用 Arduino微電腦板。你可以在家用 3D打印機制造齒輪、曲柄等機械零件、手機保護殼、公仔模型等各種有用或有趣的創作。

還有讓盆栽在缺水時，自動 Twitter(推特)信息的裝置(搜索關鍵詞：botanicalls)。也有人將 Arduino縫制在衣服上，搭配 EL冷光線材，做出像電影 TRON主角的高科技炫光服飾(搜索關鍵詞："arduino EL wire"以及"wearable arduino"，代表"可穿戴的Arduino")。

想知道更多 Arduino在世界各地蔚為風潮的故事嗎？請看創始人Massimo Banzi在 TED大會(ted.com)上現身說法，網址：goo.gl/JbZtwN。

導演 Rodrigo Calvo和 Raul Alejos拍攝了一部紀錄片，由 Arduino的創始者訴說 Arduino的誕生過程，還有運用 Arduino制作出開放軟∕硬件源代碼的3D打印機 "MakerBot"的創辦人Zach Smith，和其他互動設計師的訪談記錄，以及在工廠大量生產 Arduino微電腦的片段，有興趣的讀者可在這個網址免費觀看(有英文和西班牙文字幕)和下載：arduinothedocumentary.org/。

Arduino創始人在 TED大會的演說

Arduino紀錄片

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Arduino微電腦板

就像計算機一樣，Arduino的軟硬件都持續推出新的版本，每個硬件版本都有不同的名字，如 Arduino Leonardo、Arduino Uno、Arduino Mini等，本書采用的是 2009年推出的Arduino Duemilanove。

完整的官方硬件產品列表、外觀和說明，請到 arduino.cc網頁，點擊"Products"(產品)鏈接。

下圖是 Arduino Uno和 Leonardo微電腦控制板的正面外觀。

不同 Arduino控制板的主要差異在于微處理器以及連接 USB接口的 IC(集成電路，參閱第 7章說明)不一樣，但是程序的寫法，以及硬件的連接方式幾乎都一樣。

除了購買"官方版"的 Arduino之外，任何人都可以在 arduino.cc網站下載免費的電路圖(以及程序開發軟件)，自己 DIY一個 Arduino，也能在網上購得各種形式的 Arduino兼容板。

兼容板和官方版的主要差異是，兼容版必須額外支付一筆權利金，才能替產品冠上 "Arduino"的名字和商標。因此 Arduino兼容硬件板大多以 "duino"或 "ino"名稱結尾，例如：Freeduino、Japanino、Zigduino等。本書第 5章將介紹一種自行組裝 Arduino的簡易方法，下圖是筆者自行焊接的 Arduino微電腦板。

使用 Arduino微電腦板的注意事項

Arduino板不同于其他 3C產品，它沒有精美的外殼保護。出廠時，廠商通常會用防靜電袋(外觀像褐色半透明塑料袋)來包裝微電腦板。若翻到

Arduino板子背面，你會看到許多圓圓亮亮的焊接點。

平常拿取 Arduino板子的時候，請盡量不要碰觸到組件的引腳與焊接點，尤其在冬季比較干燥的時節，我們身上容易帶靜電，可能會損壞板子上的集成電路(注：就是板子上黑黑一塊，兩旁或四周有許多引腳的組件)。

做實驗時，桌子上請不要放飲料和水，萬一打翻或者滴到運行中的Arduino板，可能會因短路而損壞。此外，Arduino板底下好墊一張白紙或塑料墊，也是為了避免板子背后的接點碰觸到導電物質而短路。

Arduino的擴展板(Shield)

基本上，微電腦控制板就像是一個具有大腦和神經，但是沒有感官和行動能力的物體。我們可以替它加上眼睛(如：紅外線或超音波傳感器)、耳朵(如：麥克風)和手腳(如：舵機)，再加上自行撰寫的控制程序，就能做出各種自動控制應用。例如，加上溫度傳感器和一些控制線路，以及判斷條件的程序代碼，就能讓 Arduino自動控制電風扇的運轉；加上舵機∕步進電機，以及障礙物傳感器，即可組裝一臺自走車或機器人。

微電腦板子上下兩側的黑色插槽，叫做杜邦接頭、杜邦迷你連接器或杜邦單排母座，是 Arduino的擴充接口槽，用來銜接傳感器和接口設備控制電路。市面上有許多和 Arduino插槽兼容的擴展板(統稱為 Shield)，買回家之后，將它插在 Arduino上面，再自行編寫一些程序代碼即可使用。下圖是在Arduino板子疊上以太網絡擴展卡的樣子。

杜邦接頭

Arduino控制板的功能簡介

若依照功能區分，Arduino控制板可以簡化成底下的方塊結構。