Arduino开发课程的教与学

课程 名称

Arduino开发从入门到实战

Arduino Development from Beginning to Practice

☺ 教学目的和要求

课程说明本课程主要通过“基础知识→模块实验→项目实战”的思路，由浅入深，先易后难，先简单后综述地引导学生进行学习和逐步提高，分层激发学生的学习兴趣。

教学目的通过本课程的学习，可以使Arduino的初学者轻松入门，并通过本书中手把手地项目教学方式，使学生掌握Arduino项目开发的完整过程。

教学要求本书共15章，建议教学学时为64学时，其中理论32学时，实验32学时（普通实验20学时，综合实验12学时），该课程的先导课程为电路分析、模拟电路、单片机基础等。

☺ 教学内容和要求（分章节）

教学方法与学时分配:本课程采用“基础知识+模块实验+项目实战”的教学方式进行教学，采用现代化授课手段，在课堂上可以根据实际情况取舍教学内容，动态调整，力争与国际接轨，从而达到较好的教学效果。

学时分配：

节 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

授课 3 6 8 15 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 12 64

☺主要内容及基本要求

第一章 Arduino 概述

基本内容：本章主要对“Arduino开发从入门到实战”这门课进行了一个总体的概述，给出了Arduino的起源、Arduino可以干什么、创客文化、Arduino开源文化、发展趋势以及几个关于Arduino的趣味小实例。

基本要求：要求学生掌握Arduino的概念、基本作用及Arduino与其他单片机相比具有的优势，了解Arduino发展进程、开源文化基本内容。

第二章 Arduino 硬件资源

基本内容：本章介绍Arduino的硬件部分，包括Arduino核心ATmega32xx系列单片机、ATmega32xx主要特性、典型的Arduino开发板与扩展板及Arduino其他类型的衍生控制器。

基本要求：要求学生掌握Arduino硬件组成、Arduino Uno 各引脚功能等特性。熟悉几款常用的Arduino的开发板与扩展板，了解其功能及使用方法。

第三章 开发环境

基本内容：本章介绍了Arduino的软件部分，包括开发环境、集成开发环境（IDE）、驱动安装、IDE基本操作、程序的输入、编译与下载以及解决开发环境的常见问题。

基本要求：要求学生能够掌握Arduino的驱动与安装、如何烧录程序。熟悉Arduino编译环境，了解Arduino IDE 的基本特点，菜单栏各个部分的功能与作用，掌握基本功能快捷键，能够完成Arduino实验板的编程写入。

第四章 Arduino 语言

基本内容：本章介绍Arduino的语言、基本函数、Arduino库函数三大部分。其中Arduino的语言主要包括标识符、关键字、Arduino语言运算符、控制语句、基本结构等。Arduino基本函数主要有数字I/O、模拟I/O、时间函数等。

基本要求： 要求学生掌握Arduino编程格式、Arduino语言结构，熟悉Arduino函数的书写规范，了解使用库函数的方法。

第五章 炫酷LED灯

基本内容：本章介绍炫酷LED灯实验，通过实验使LED闪烁发光。使用Arduino Uno开发板、发光二极管、杜邦线、面包板等完成硬件连接，软件部分使用数字I/O函数完成代码编写，最后完成扩展实验部分。

基本要求：掌握LED发光二极管的基本原理，了解LED在生活中的应用，熟悉Arduino Uno硬件连接、软件编程过程，掌握数字I/O函数语言结构。

第六章 按键开关的输入

基本内容：本章介绍了按键开关输入实验，通过实验使LED闪烁发光。使用Arduino Uno开发板、按键开关、发光二极管、杜邦线、面包板，通过按下按键使LED发光、松手LED 熄灭。软件部分使用基本数字I/O函数编写代码，最后完成扩展实验部分 。

基本要求：掌握按键开关的基本原理，熟悉LED发光二极管的基本原理，了解按键开关的种类及其在生活中的应用，熟悉Arduino Uno硬件连接、软件编程过程，掌握数字I/O函数语言结构。

第七章 触摸延时开关

基本内容：本章介绍了触摸延时开关，通过实验使触碰开关使LED灯闪烁发光。使用Arduino Uno开发板、触摸延时开关模块、发光二极管、杜邦线、面包板通过按下按键使LED延时发光、手离开后灯仍然继续亮一段时间熄灭。软件部分使用基本数字I/O函数编写代码，最后完成扩展实验部分 。

基本要求：掌握按键开关的基本原理，熟悉触摸延时模块的基本原理，了解延时开关的种类及其在生活中的应用，熟悉Arduino Uno硬件连接、软件编程过程，掌握数字I/O函数语言结构。

第八章 温度与湿度监测

基本内容：本章介绍了温度与湿度监测实验，通过实验改变外界环境的温度与湿度，观察串口监视器浓度数值发生变化。使用Arduino Uno开发板、温度与湿度传感器DHT11、杜邦线、面包板等完成硬件连接，软件部分改使用模拟I/O函数完成代码编写，最后完成扩展实验温度与湿度监测预警部分。

基本要求：掌握DHT11的基本原理，了解温度与湿度传感器在生活中的应用，掌握模拟数值到实时温、湿度的转换公式，熟悉Arduino Uno硬件部分连接、软件编程过程，掌握模拟I/O函数语言结构与编程技巧。

第九章 气体监测

基本内容：本章介绍了气体监测实验，首先初始化MQ-2，再通过实验多次更换不同的外界环境的观察串口监视器数值发生变化。使用Arduino Uno开发板、气体监测传感器MQ-2、杜邦线、面包板等完成硬件连接，软件部分改使用模拟I/O函数完成代码编写，最后运用这节课所学知识完自己设计一个关于气体监测的实验。

基本要求：掌握MQ-2的基本原理、连接方式、使用技巧，了解温度与湿度传感器在生活中的应用，掌握模拟数值到实时温、湿度的转换公式，熟悉Arduino Uno硬件部分连接、软件编程过程，掌握模拟I/O函数语言结构与编写技巧。

第十章 LCD显示

基本内容：本章介绍了LCD显示实验，通过实验改变程序代码，观察LCD显示屏是否发生变化。使用Arduino Uno开发板、LCD1602、杜邦线、面包板等完成硬件连接，软件部分改使用模拟I/O函数和编写文本数组完成代码编写，最后运用这节课所学知识自己设计一个小实验。

基本要求：掌握LCD的基本原理和使用方法，了解LCD在生活、生产中的应用情况，掌握文字或字符到代码的转换技巧，熟悉LCD硬件引脚的连接、软件编程过程，掌握模拟I/O函数与数字I/O函数编写技巧以及库函数的使用方法。

第十一章 电机控制

基本内容：本章介绍了电机控制实验，通过编程改变舵机旋转角度。使用Arduino Uno开发板、四相步进电机、电位器、ULN2003、杜邦线、面包板等完成硬件连接，软件部分使用模拟I/O函数和电机的库函数完成代码编写，完成当LED亮起时，电机转动； 当灯熄灭时，电机就停转的扩展实验。

基本要求：掌握电机驱动基本原理、步进电机使用方法，了解电机在生产中的应用情况，掌握电机旋转范围，熟悉控制电机硬件连接、软件角度旋转编程的过程，掌握模拟I/O函数与库函数的编写技巧。

第十二章 蓝牙通信

基本内容：本章介绍了蓝牙通信实验，通过编写实验通信程序代码，能够使Android手机与Arduino进行无线通信。实验过程中使用Arduino Uno开发板、蓝牙模块HC-06、杜邦线、面包板等完成硬件连接，软件部分使用串口波特率与模拟I/O函数完成代码编写，最后运用这节课所学知识完成与Android手机与Arduino蓝牙模块的通信对接。

基本要求：掌握蓝牙通信的基本原理、HC-06的通信协议及使用方法，了解蓝牙通信在生活中的应用范围与发展情况，掌握HC-06各个引脚的含义，熟悉蓝牙模块硬件连接、软件编程过程，掌握串口波特率通信的编写技巧。

第十三章

WI-FI无线数据传输

基本内容：本章介绍了WI-FI无线数据传输的实验，通过编写数据传输的代码，能够使Android手机通过WI-FI与Arduino进行无线通信。实验过程中使用Arduino Uno开发板、串口Wi-Fi模块TLN13UA60、杜邦线、面包板等完成硬件连接，软件部分使用串口波特率与模拟I/O函数完成代码编写。

基本要求：熟悉WI-FI的含义与发展过程、Wi-Fi模块的通信协议及使用方法。了解在生活中WI-FI应用程度，掌握TLN13UA60各个引脚的含义。熟悉WI-FI模块硬件连接、软件编程过程，掌握串口波特率通信的编写技巧与串口调试的方法，对比蓝牙通信和WI-FI无线数据传输两种方式的优势与劣势。

第十四章

ZigBee无线数据传输

基本内容：本章介绍了Zig Bee无线数据传输的实验，通过低功耗局域网协议，能够使通过发送不同的字符，改变LED的亮、灭。实验过程中使用Arduino Uno开发板、ZigBee模块XBee PRO、杜邦线等完成硬件连接，再利用软件部分代码编写完成实验控制。

基本要求：掌握ZigBee无线数据传输的基本原理、物联网的含义，了解Zig Bee的应用前景与使用范围，掌握XBee PRO各引脚的含义，掌握实验的硬件连接、软件编程过程。

第十五章

基于Arduino的智慧农业大棚

基本内容：本章介绍了基于Arduino的智慧农业大棚的综合项目，首先对智慧大棚系统进行总体的设计，拟定实验方案，各个功能传感器模块、实验器材的选型，完成软件及硬件部分的调试及设计，可以通过手机端、电脑端实时监控大棚内环境的变化。实验过程中主要使用空气温、湿度传感器、CO2

浓度传感器、土壤湿度传感器、光照强度传感器等。

基本要求：了解温室大棚需要测定的数据、参数，熟悉系统的结构构造、各个功能模块的使用方法。掌握PC端、手机端编写代码过程、代码调试的方法，熟悉各部分操作的基本流程过程，培养学生综合项目的设计、硬件连接、编程及测试能力。