(特价书)Arduino可穿戴设备开发

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内容简介: 全书共分为9章。第1章介绍了Arduino的基本概念、组成部分和开发流程;第2章介绍了可与Arduino搭配工作的一些传感器及其连接方式,为设备开发打下基础;第3~6章分别介绍如何用Arduino制作自行车手套、LED眼镜、定位装置和智能钥匙等可穿戴设备;第7~8章讲述如何让Arduino与手机、互联网进行交互,使得所制作的可穿戴设备成为物联网中的一个节点;第9章以制作一块智能手表为例,串联起全书所有的知识点。


目录: 译者序
前言
第1章 初次相识与闪烁的灯光 1
1.1 可穿戴设备 2
1.2 安装和使用软件 3
1.2.1 Arduino IDE 4
1.2.2 首次接触IDE 4
1.2.3 了解你的Arduino板 7
1.2.4 其他电路板 10
1.2.5 连接和测试你的电路板 10
1.2.6 编程时的一些注意事项 13
1.3 本章小结 17
第2章 用传感器进行工作 19
2.1 传感器 20
2.1.1 弯曲传感器 20
2.1.2 压力传感器 25
2.2 光敏电阻 28
2.3 加速计、罗盘和陀螺仪 30
2.4 本章小结 36
第3章 自行车手套 37
3.1 所需的电子元器件 37
3.2 尝试使用TSL2561 39
3.3 检测手势 42
3.4 制作手套 44
3.5 本章小结 51
第4章 LED眼镜 53
4.1 制作眼镜 54
4.2 加入矩阵 56
4.3 为眼镜编写程序 60
4.4 制作图案 63
4.5 给眼镜赋予霹雳游侠的风格 65
4.6 本章小结 68
第5章 我在世界何处 71
5.1 挂接OLED显示屏 72
5.2 获取位置 76
5.3 制作时钟 80
5.4 最终的草图 84
5.5 本章小结 87
第6章 NFC动手实践 89
6.1 读取NFC卡片 90
6.2 连接电动机 95
6.3 将所有部件安装到一起 97
6.4 最终的代码 101
6.5 包装 104
6.6 本章小结 104
第7章 BLE动手实践 105
7.1 你好,Blend Micro 106
7.2 Blend Micro应用 109
7.3 手势跟踪 114
7.4 包装 120
7.5 本章小结 122
第8章 关于Wi-Fi 123
8.1 Particle Core 124
8.2 针对Particle Core电路板编程 127
8.3 Dashboard 130
8.4 HTML控制 134
8.5 连接IFTTT 139
8.5.1 运动数据修改 140
8.5.2 DO函数 145
8.6 本章小结 148
第9章 获得智能化的时刻 151
9.1 元器件 152
9.2 开始设计 153
9.3 手表设计和焊接 157
9.4 拆焊 159
9.5 连接元器件 161
9.6 加工皮革 163
9.7 完成制作 167
9.8 功能什锦 170
9.9 尾声,也是序幕 175

译者序: 进入21世纪以来,IT行业,尤其是互联网和智能化技术以人们难以预料的速度蓬勃发展,2007年,第一部智能手机问世,激起了人们的深厚兴趣,时至今日,智能手机已不足为奇,可穿戴设备成为人们新的追捧对象,智能手表、智能手环等产品的销量节节攀高也从侧面证明了这一点。
基于各种因素,绝大多数用户,尤其是国内用户目前所能真正用上的可穿戴设备也就是智能手环和智能手表,“高端”一些的也无非就是Google眼镜,这充分说明可穿戴设备的市场还有很大潜力可供挖掘,而Arduino正是进入这一领域的绝佳跳板。Arduino是一款便捷灵活、方便上手的微控制器开发平台,包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(Arduino IDE),以C/C++为编程语言,用户只需连接好硬件电路,然后在Arduino IDE中用C/C++编写程序,就能让Arduino做任何工作,所以有人说Arduino的最大特点就是:你想让它变成什么,它就会变成什么。随着近两年Arduino在国内的普及,很多想弥补自己硬件短板的软件工程师或想增强自己编程能力的硬件工程师都将其视为心爱之物,并强烈希望能够进一步利用它敲开可穿戴设备世界的大门。正是在此背景下,机械工业出版社独具慧眼,引入了这本书,以飨读者。
全书共分为9章。第1章介绍了Arduino的基本概念、组成部分和开发流程;第2章介绍了可与Arduino搭配工作的一些传感器及其连接方式,为项目开发打下基础;第3~6章分别介绍如何用Arduino制作自行车手套、LED眼镜、定位装置和智能钥匙等可穿戴设备;第7~8章讲述如何让Arduino与手机和互联网进行交互,使得所制作的可穿戴设备成为物联网中的一个节点;第9章以制作一块智能手表为例,串联起全书所有知识点。全书语言轻松、实践性极强,尤其对每章的项目事件介绍得尤为详尽,作者甚至列出了所需要的非电子元器件的材料及其所需裁剪的尺寸与形状,可以说本书在某种意义上更像是用Arduino板制作可穿戴设备的一本“Step by Step”手册,读者只需按照书中步骤进行操作,最后一定能获得让自己惊喜的成果。
全书由胡训强翻译,首先要感谢机械工业出版社缪杰编辑的信任,还要感谢他在我遇到困难时给予的支持和帮助,翻译过程中与缪杰编辑的交流也让我获益匪浅。
由于Arduino和可穿戴设备技术都在不断发展,加之译者的技术和语言水平有限,书中难免存在疏漏,恳请读者批评指正,我的邮箱是10185014@qq.com,在此向读者表示感谢!
最后,感谢所有为本书顺利付梓而付出艰辛劳动的人们!
胡训强
2016年2月于广州

前言: 从我拿起第一块Arduino板算起,时间差不多已经过去了10年,那时我还是马尔默大学交互设计专业的一名学生,有一天教室来了一个大胡子西班牙人,他说,(更确切地说是宣布)他能在一周之内传授给我们电子学的全部知识,并教会我们如何针对微处理器编写程序。当然,由于我一点也不了解电子学,也从未想过学习它,所以我对他的话不以为然。
那个西班牙人有一套新颖的教学方法,也是我之前从未见识过的教学方法。他希望不是通过书本而是通过实践来教我们。有一个同学当时指出我们中的大多数人对电子学一窍不通,那么怎么能指望我们用它来做事?西班牙人的回答是:这并没有关系,即使你们对正在做的事情一无所知,也同样能够做事,你们可以通过做来进行学习。
一刻钟后,我们都将一个小灯泡连接到了Arduino板上,并且成功地为这个灯泡编好了程序,使得它能够自行打开和关闭。让我困惑的不仅是在如此之短的时间内所取得的成果,还包括接下来真正具有意义的那部分内容,我们正在通过实践进行学习。
大胡子西班牙人就是David Cuartielles,2005年冬,他刚刚和Massimo Banzi一起发明了Arduino板,在他们发明了Arduino板后不久,Tome Igoe和David Mellis加入了他们的团队。正如他们所说,其余的事情都是过眼烟云。我仍然记得那一天当看到闪闪发亮的灯光时自己内心受到的触动,就如同发生在昨天一般。我希望能学习更多知识,做更多的事情。然后David第二次给我们讲了重要的课,即学习更多知识的最佳途径就是和别人分享知识。然而,因为我没有什么知识可以谈论,所以我再次产生了疑问,但是在接下来的一课中我明白了:即使你只知道一点,也足以帮助那些完全不懂的人。
不久之后,我发现一个被称为可穿戴计算的领域,它的理念是用不同的方式发明一项技术并将其应用到人体上去,这听上去就如同你没有任何先验知识就能学习电子学并进行程序设计一样疯狂。由于受到Arduino和它的团队成员的启示,我一头扎进了这个领域。在这个新领域,我从Steve Mann和Leah Buechley的工作中找到了新的灵感。Mann现在是多伦多大学的教授,他在20世纪80年代研制出了自己的可穿戴计算机,当时大部分工作都是他独立完成的。Buechley是MIT的教授,他曾经利用Arduino开发出了一个专门针对可穿戴环境的原型平台。他们都迎难而上地完成了自己的工作。我再次受到启发,也开始开发自己的可穿戴设备,同时还教别人如何开发可穿戴设备。当我收获了足够多的技能,便开始将它们记录下来。当开始分享自己的作品时,我发现Arduino社区真正令人惊奇的是全世界热衷于利用电子学干点事情的人们。
可以肯定地说,如果没有这些人,我永远也不可能写出一本书,所以我要向所有人表达我的谢意。我还要感谢你拿起了这本书,你也许是个新手,也许是个行家,但这没有关系,本书基于的理念就是任何人都能通过实际去“做”这一简单原则学习任何知识。如果你已经是一个行家了,那么在“做”事情的过程中总能学到一些东西。
所以我希望你能够从本书创建的项目中获得知识和灵感,并祝愿你在创建项目的过程中一帆风顺。
本书内容
第1章介绍安装开发环境的基本步骤以及如何开始编写代码,还有如何制作一块电路板来控制LED。
第2章讲授传感器连接以及从传感器中获取数据的相关内容,还会介绍从简单到复杂的数字和模拟传感器。
第3章介绍本书的第一个项目,其目标是制作一副自行车手套,首先,我们将介绍LED的使用以及如何控制LED,然后介绍如何应用传感器进行一些简单的手势识别。
第4章将教你制作一副可编程的LED眼镜,这副眼镜的前方覆盖有可编程的LED以显示不同的图案和形状,此外还会介绍制作一副太阳镜的过程。
第5章重点讨论如何制作一个腕戴式GPS跟踪设备,信息被显示在一个小型的LCD屏幕上。该章还包括如何制作一个将元器件容纳其中的盒子,以便能将GPS跟踪设备佩戴在手腕上。
第6章讨论近场通信(Near Field Communication,NFC)技术和伺服电动机,以及如何将它们组合装入智能门锁。该章还包括如何设计NFC标签以及制作可充当门锁钥匙的可佩戴的首饰。
第7章讨论低功耗蓝牙技术以及如何在可穿戴项目中实现该技术,该章介绍了Blend Micro电路板以及如何使用该电路板创建项目,连接你的手机。
第8章介绍Wi-Fi Particle Core电路板以及它的Web集成开发环境(IDE),该章还将讨论如何连接在线服务。
第9章讨论智能手表的制作,智能手表会接入互联网并应用在线服务创建可在小型OLED显示屏上显示的定制消息。
在线章节(第10章)是在第7章的基础上进行扩展的,讨论了小型屏幕以及如何通过蓝牙与屏幕进行交互,从而使其变身为交互式姓名牌,本章可在https://www.packtpub.com/sites/default/files/downloads/ArduinoWearableProjects_OnlineChapter.pdf上获取。
你需要为本书所做的准备
从Adafruit网站https://learn.adafruit.com/getting-started-with-flora/download-software上下载和安装预先配置好的Arduino集成开发环境。
在https://build.particle.io/login上注册一个免费账号获得Particle Build Web IDE。
在IFTTT网站https://ifttt.com/上注册一个免费账号。
电路板
下面是本书需要的电路板清单:
Adafruit Trinket(迷你微控制器),5V逻辑电平
Adafruit Pro Trinket,5V、16MHz
FLORA—可穿戴电子平台:兼容Arduino
有片上天线Rev 1.0的Spark核心板
Redbear Blend Micro BLE电路板
元器件和工具
下面是本书所需的所有元器件和工具的清单:
电烙铁
GA1A12S202对数尺度模拟光线传感器
长弯曲传感器
光敏电阻
Adafruit公司的TSL2561数字亮度/照明度/光线传感器
面包板接线套装
Flora可穿戴终极GPS模块
分辨率为128×32的I2C OLED单色图形显示器
Adafruit片状LED
3.56MHz RFID/NFC标签
面向Arduino的Adafruit PN532 NFC/RFID控制器面板及附件
锂高分子电池,3.7V、1200mA·h
SHARP内存显示器,1.3英寸、分辨率96×96、银色机身、单色显示
小型鳄鱼夹测试导线
锂高分子电池,3.7V、500mA·h
分辨率为128×64的13英寸单色OLED图形显示器
Adafruit Micro Lipo w/MicroUSB接头—USB锂充电器 (V1)
全尺寸面包板
OLED分线板,0.96英寸,16位色/带microSD卡托
半尺寸面包板
USB连接,6英寸A/MiniB
FLORA 9自由度加速计/陀螺仪/磁力计—LSM9DS0 (V1.0)
锂高分子电池,3.7V、150mA·h
绕线组挂钩(22 AWG单芯线),6× 25英尺
对角剪线钳
W形三臂辅助放大镜/放大镜工具
本书的读者对象
本书的读者要熟悉Arduino原型制造平台,并且具有一般硬件工具的使用经验。
本书约定
新术语和重要字词用黑体表示。例如,在屏幕上的菜单或对话框中显示的文本就像这样:“单击Next按钮转到下一个屏幕”。
警告或重要的注意事项显示在这样的文本框中。
技巧和窍门显示在这样的文本框中。
读者反馈
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下载本书的彩色插图
我们还提供带有本书英文原书所用截屏/图表的彩色插图的PDF文件,彩色插图可以帮助你更好地理解输出的变化,你可以从https://www.packtpub.com/sites/default/files/downloads/ArduinoWearableProjects_ColorImages.pdf下载该文件。
问题
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