《超圖解Arduino互動設計入門》補充資料、勘誤及目錄大綱

本文補充《超圖解Arduino互動設計入門》書籍的技術文件資料下載連結、勘誤以及目錄大綱。

《超圖解Arduino互動設計入門》的目標是讓高中以上，沒有電子電路基礎，對微電腦、電子DIY 及互動裝置有興趣的人士，也能輕鬆閱讀，進而順利使用Arduino 控制板完成互動應用。因此，實驗用到的電子和程式觀念，皆以手繪圖解的方式說明。

書中涉及某些較深入的概念，或者和「動手做」相關，但是在實驗過程中沒有用到的相關背景知識，都安排在各章節的「充電時間」單元（該單元的左上角有一個電池充電符號），像第三章 3-26 頁「記憶體類型說明」，讀者可以日後再閱讀。

《超圖解 Arduino 互動設計入門》基本資料：

• 作者：趙英傑
• 出版社：旗標出版股份有限公司
• 出版日期：2013.04.04
• 定價：NT$680

各大網路書店與購物商場連結：

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• 大亨書店（露天）
• 益大資訊（露天）

內容勘誤

【2013/04/07 更新】

• 9-25頁：第二段，600µs （毫秒…，正確的單位名稱是微秒。
• 13-4頁：表13-1上方的說明文字，「對照表（單位.png) Hz）」，當中的 ".png)" 是多餘的。
• 14-12頁：內文提到的AccessPort軟體，並未收錄在書本DVD光碟，請讀者到AccessPort的官網（sudt.com）下載。
• 15-27頁：底下的程式片段：

  

  正確是：

  

• D-13頁：4N25電路圖底下的「接TRIAC的T1腳」，正確是「接TRIAC的A1腳」。有些廠商的TRIAC元件用A1和A2來標示陽極腳位，有些則標示成T1和T2（代表Terminal 1, 終端腳1）。

【2013/04/08 更新】

• 5-4頁，第一行「序列埠通訊視窗」，正確是「序列埠監控視窗」。
• 14-10頁，實驗說明裡的「序列埠通訊視窗」，正確是「序列埠監控視窗」。
• 18-10頁，RFID麵包板電路組裝圖中的蜂鳴器元件是多餘的。
• 附錄E，"BTRobotControl.apk"（藍牙遙控機器人APP）無法送出「左轉」訊息，請參閱這篇文章，下載修正之後的APP和原始檔。

【2013/04/20 更新】

• 10-24頁，倒數第二段最後一行，「反電動式損害電晶體」，正確是「反電動勢…」。
• 10-31頁，第一段第一行中的「表 10-4 」，正確是「表 10-5」。

【2013/04/27 更新】

• B-7頁：第一段倒數第二行，「參閱動手做 B-2」，正確是「動手做 B-1」。

【2013/04/30 更新】

17-34頁：書本裡的程式是正確的，但是光碟的”接接樂Firmata.fla”程式有誤（main場景的34~38行）：

function receiveData(e):void  // 接收Arduino的資料
{
   var n:Number = Number(e.data);
   bian.moveX(n * 0.54);
}

請將上面的敘述改成書本17-34頁的敘述：

function readAnalog(e:ArduinoEvent):void  // 接收Arduino的資料
{
   var n:Number = Number(e.value);
   bian.moveX(n * 0.54);
}

然後，在25行的這一行敘述：

var a:Arduino = new Arduino("127.0.0.1", 5331);

後面新增底下的敘述（請參閱17-33頁說明）：

a.addEventListener(ArduinoEvent.ANALOG_DATA, readAnalog);

【2013/05/13 更新】

第九章並接式LCD中，初始化LCD程式庫，設定接腳的程式有誤，9-5頁的接線圖是正確的。9-6的程式碼有誤：

正確的LCD資料腳位設定敘述如下：

影響的內文（頁數）：9-6, 9-7, 9-12, 9-18和9-23。

【2013/05/19 更新】

• 5-10頁，中間的圖說「封包（package）」，正確是「封包（packet）」。
• 10-22頁，NPN型的電晶體將負載接在C腳（集極），PNP型電晶體…，應改成「NPN型的負載接在電源端；PNP型的負載接在接地端。」

【2013/06/29 更新】

• 8-16頁與8-17頁的MAX7219矩陣LED麵包板的第7腳，接線有誤，正確是：

• B-4頁補充：使用UNO板燒錄Bootloader（開機啟動程式），在插上10uF電容之前，請先上傳B-3頁說明的ISP程式。上傳ISP之後，執行燒錄之前，請從Arduino軟體的「工具→板子」選單，選擇要燒錄的bootloader版本，以B-2的範例而言，請選擇Arduino Duemilanove w/ATmega328。

【2013/07/18 更新】

• 10-9頁，timer 2 對應的腳位是數位3和11腳，其PWM頻率設定語法為：

  TCCR2B=TCCR2B & 0b11111000 | 0×02;

• D-13頁，4N25的橋式整流電路正確是：

  

  為了避免橋式整流器部分接錯，同時減少接線，可以採用現成的「橋式整流器」，如下：

  

  橋式整流器有多種耐電壓和安培規格，選購時，至少選用400V/1A。它的外觀有圓有扁，上面有交流和+, -符號。

【2013/07/21 更新】

• D-13頁，修正交流電調光器，燈泡閃爍的問題，請參閱「使用TimerOne程式庫改寫Arduino交流電調光器程式」說明。

【2013/08/28 更新】

• 2-3頁，第二段最後的單位”mA”，正確中譯為「毫安培」。
• 3-18頁，表3-1，類型boolean佔用記憶體大小寫著「1位元」，實際是佔用8位元。
• 4-20頁，倒數第三段第二行，「源流(Source Sink)」正確是「源流(Source Current)」。
• B-12頁，圖片中的”DTS”標示，正確是”DTR”。

【2013/09/10 更新】

B-9頁，電路圖的正確接法如下：

【2013/11/07 更新】

7-6頁，中間的圖解，"abcdefg"的順序有誤，更正如下：

8-10頁，MAX7219的要點補充說明：需要搭配「共陰極」LED；在MAX7219的規格書「一般說明」（第一段文字）寫著：”common-cathode display drivers”（共陰極）驅動器。

8-35頁，「動手做8-6」的LED矩陣逐字捲動效果程式，並無法顯示文字，請在此下載更新後的diy8_6程式，程式修訂說明請參閱此留言。

補充說明：使用MemoryFree.h程式庫檢查剩餘的主記憶體空間

Arduino有個MemoryFree.h程式庫，可檢查目前可用的記憶體量。下載並存入libraries資料夾之後，可在程式中透過MemoryFree.h的freeMemory()函數，傳回可用的主記憶體位元組（byte）數。如範例程式所示：

#include <MemoryFree.h>   // 引用程式庫

// 佔用14位元組的字串資料（含結尾的null字元）
char str[] = "Hello, world!";

void setup() {
   Serial.begin(9600);
}

void loop() {
   Serial.println(str);
   Serial.println(freeMemory());  // 顯示剩餘的記憶體量
   delay(1000);
}

用類似的方式，執行舊的diy8_6程式，序列監控視窗將顯示負值，代表記憶體空間不足：

在更新後的程式上測試，則得到如下的結果：

D-12到D-14頁的動手做D-1單元，所採用的「零交越檢測元件」，正確的編號是H11AA1（書本內文多寫了一個1），接MOC3020M第1腳的電阻是它內部LED的限流電阻，電路圖上畫的是180Ω，但我實際在板子上焊接的是1KΩ電阻（如下圖）。其實跟外部的LED一樣用470Ω電阻或330Ω就好了，180Ω也可以。

更新後的調光器電路圖：

資料文件與視訊影片下載

• 最新版本的Arduino開發工具軟體，請到Arduino官方網站下載。
• 第五章提到的ASCII字碼對照表，請參閱維基百科的ASCII條目。
• Arduino創始人在TED大會的演說 （Massimo Banzi: How Arduino is open-sourcing）

• 導演Rodrigo Calvo和Raul Alejos拍攝了一部紀錄片Arduino: The Documentary（有英文和西班牙文字幕），由Arduino的創始者訴說Arduino的誕生過程，還有運用Arduino製作出開放軟/硬體原始碼的3D印表機"MakerBot"的創辦人Zach Smith，和其他互動設計師的訪談紀錄，以及在工廠大量生產Arduino微電腦的片段。

電子零組件的技術資料下載

原本計畫收錄在書本光碟鋰的技術資料文件，為避免涉及著作權問題，在此提供連結（皆為PDF格式）。

第三章「Arduino互動程式設計入門」，ATMEL公司的"Efficient C Coding for AVR"（直譯為：AVR 晶片的高效 C 程式設計）技術文件

第六章「類比信號處理」，運算放大器（OP-Amp）技術文件：LM358和LM741。

第七章「LED七段顯示器」，8位元位移暫存器（shift register）74HC595。

第八章「LED矩陣與SPI介面控制」，SPI介面的8個七段顯示器，或者一個8×8 LED矩陣顯示器驅動IC，MAX7219。

第九章「LCD顯示器＋溫濕度感測器＋超音波感測器」：

• HD44780 相容的LCD文字顯示器技術文件。
• 74LS164串入並出位移暫存器（Serial-In Parallel-Out Shift Register）
• DHT11溫濕度感測器

第十章「變頻控制LED燈光和馬達」

• 直流碳刷馬達：
  • RF-300型
  • FA-130型
  • RE-140型
  • RE-260型
  • RE-280型
• 電晶體：
  • TIP120
  • 2SD560
  • 2N2222
  • 9013
  • 2N3904
  • 8050
• H橋式馬達驅動IC：L298N

第十二章「紅外線遙控與縮時攝影控制器」，紅外線遙控訊號接收元件TSOP4838

第十三章「製作光電子琴與MIDI電子鼓」，TCRT5000紅外線反射型感測器

附錄C，光耦合元件，PC817

附錄D，TRIAC元件，BTA12-600B

《超圖解Arduino互動設計入門》目錄

第一章 認識Arduino

• Arduino 微電腦板
• Arduino 的相關軟體
• Arduino 開發環境安裝
• 上傳「LED 閃爍」範例程式

第二章 認識電子零件與工具

• 電壓、電流與接地
• 微電腦板的電源供應器
• 電阻
• 電容
• 二極體
• 發光二極體（LED）
• 看懂電路圖
• 電子工作必備的量測工具：萬用電錶
• 用麵包板組裝實驗電路

第三章 Arduino 互動程式設計入門

• Arduino 程式設計基礎
• 動手做 3-1 寫一個 LED 閃爍控制程式
• 用「變數」來管理程式碼
• 認識數字系統
• 不變的「常數」

第四章 開關電路與LED跑馬燈效果

• 認識開關
• 讀取數位輸入值
• 改變程式流程的if條件式
• 動手做 4-1 用麵包板組裝開關電路
• 動手做 4-2 跑馬燈範例程式一
• 撰寫迴圈程式
• 動手 做4-3 跑馬燈範例程式二：使用for迴圈
• 認識陣列
• 動手做 4-4 跑馬燈範例程式三：使用陣列變數
• 使用埠口操作指令與位移運算子製作跑馬燈程式
• 動手做 4-5 跑馬燈範例程式四：使用位移運算子

第五章 序列埠通信

• 並列與序列通訊簡介
• 處理文字訊息：認識字元與字串資料類型
• 從Arduino傳遞序列訊息給電腦
• 動手做 5-1 從序列埠監控視窗觀察變數值
• 從 Arduino 接收序列埠資料
• 動手做 5-2 從序列埠控制LED開關
• switch…case 控制結構

第六章 類比信號處理

• 讀取類比值
• 動手做 6-1 從序列埠讀取「類比輸入」值
• 認識光敏電阻與分壓電路
• 動手做 6-2 使用光敏電阻製作小夜燈
• 壓力感測器與彎曲感測器
• 電容式麥克風元件與運算放大器
• 動手做 6-3 自製麥克風聲音放大器（拍手控制開關）
• 動手做 6-4 拍手控制開關改良版

第七章 LED七段顯示器

• 七段顯示器
• 動手做 7-1 連接 LED 七段顯示器與Arduino板
• 使用積體電路簡化電路
• 動手做 7-2 序列連接七段顯示器

第八章 LED矩陣與SPI介面控制

• 建立自訂函數
• 動手做 8-1 建立自訂函數
• 認識變數的有效範圍
• LED矩陣簡介
• 認識SPI介面與MAX7219
• 動手做 8-2 組裝LED矩陣電路
• 顯示單一矩陣圖像
• 動手做 8-3 在矩陣LED上顯示音符圖像
• 動手做 8-4 在序列埠監控視窗輸出矩形排列的星號
• LED矩陣動畫與多維陣列程式設計
• 動手做 8-5 在矩陣 LED 上顯示動態圖像
• LED 矩陣跑馬燈
• 動手做 8-6 LED矩陣逐字捲動效果程式
• 將常數保存在「程式記憶體」裡

第九章 LCD顯示器＋溫濕度感測器＋超音波感測器

• 認識文字型 LCD 顯示模組
• 動手做 9-1 在 LCD 顯示器上顯示一段文字
• 動手做 9-2 在 LCD 上顯示自訂字元符號
• 動手做 9-3 串列連接 LCD 顯示模組
• 數位溫濕度感測器
• 動手做 9-4 製作數位溫濕度顯示器
• 認識超音波
• 動手做 9-5 使用超音波感測器製作數位量尺

第十章 變頻控制LED燈光和馬達

• 調節電壓變化
• 類比輸出（PWM）指令和預設頻率
• 動手做 10-1 調光器
• 動手做 10-2 隨機數字與燭光效果
• 動手做 10-3 透過序列埠調整燈光亮度
• 動手做 10-4 使用atoi()轉換字串成數值
• 認識直流馬達
• 齒輪箱 / 滑輪組和動力模型玩具
• 認識電晶體元件
• 動手做 10-5 電晶體馬達控制與調速器
• 控制馬達正反轉的H橋式馬達控制電路
• 動手做 10-6 自動迴避障礙物的自走車

第十一章 使用Wii搖桿控制機械手臂

• 認識伺服馬達
• 動手做 11-1 自製機械手臂
• 認識Wii左手把的通訊介面：I²C
• 動手做 11-2 透過I²C介面串連兩個Arduino板
• 動手做 11-3 在I²C介面上傳送整數資料
• 動手做 11-4 讀取Wii左手把的搖桿、按鈕與加速度計值
• 動手做 11-5 使用Wii左手把控制機械手臂
• 改造伺服馬達成連續360°旋轉

第十二章 紅外線遙控與縮時攝影控制器

• 認識紅外線
• 動手做 12-1 偵測人體移動
• 紅外線遙控
• 動手做 12-2 使用IRremote程式庫解析紅外線遙控值
• 動手做 12-3 使用紅外線遙控器控制伺服馬達
• 動手做 12-4 從Arduino發射紅外線遙控電器
• 運用紅外線遙控照相機
• 動手做 12-5 遙控照相機拍攝縮時影片

第十三章 製作光電子琴與MIDI電子鼓

• 發音體和聲音
• 使用tone()函數發出聲音
• 動手做 13-1 演奏一段瑪莉歐旋律
• 使用#define巨集指令替換資料
• 認識反射型與遮光型光電開關
• 動手做13-2 光電子琴製作
• 認識MIDI
• MIDI訊息格式
• 動手做 13-3 透過 Arduino 演奏 MIDI 音樂
• 動手做 13-4 透過「虛擬 MIDI」介面演奏音樂
• 動手做 13-5 製作 MIDI 電子鼓

第十四章 手機藍牙遙控機器人製作

• 電波、頻段和無線傳輸簡介
• 認識藍牙（Bluetooth）
• 動手做 14-1 使用軟體序列埠程式連接Arduino與藍牙模組
• 動手做 14-2 用Android手機藍牙遙控機器人

第十五章 網路與HTML網頁基礎＋嵌入式網站伺服器製作

• 認識網路與IP位址
• 網域名稱、URL網址和傳輸協定
• 動手做 15-1 認識網頁與HTML
• 網路的連線標準與封包
• 認識HTTP協定
• 連接乙太（Ethernet）網路卡
• 建立Arduino微型網站伺服器
• 動手做 15-2 建立微型網站伺服器

第十六章 網路家電控制

• 使用Webduino程式庫建立微型網站
• 自訂錯誤訊息網頁與超連結設定
• 動手做 16-1 監控遠端的溫濕度值
• 傳遞資料給網站伺服器
• 動手做 16-2 建立網頁表單
• 認識傳遞資料的 GET / POST 方法和查詢字串
• 動手做 16-3 建立接收 POST 表單資料的自訂命令
• 動手做 16-4 從瀏覽器控制遠端的燈光開關
• 控制家電開關
• 動手做 16-5 使用繼電器控制家電開關

第十七章 Arduino +Flash整合互動應用

• Arduino + Flash = 多元互動媒體
• 動手做 17-1 測試Arduino與Flash連線
• 動手做 17-2 「接電子零件」互動遊戲
• 認識Arduino的String（字串）程式庫
• 動手做 17-3 Flash燈光開關和調光器
• 使用Firmata在Flash和Arduino之間傳遞資料

第十八章 RFID無線識別裝置與問答遊戲製作

• 認識條碼與RFID
• RFID 模組介紹與標籤讀取實驗
• 動手做 18-1 讀取RFID標籤
• 儲存與比對RFID編碼
• 動手做 18-2 使用RFID控制開關
• 動手做 18-3 使用RFID進行Flash問答遊戲

附錄A 認識焊接工具：焊錫、電烙鐵及焊接助手

• 焊接工具
• 動手做 A-1 基礎焊接練習
• 動手做 A-2 焊接鱷魚夾
• 印刷電路板及萬用板
• 動手做 A-3 焊接電路板
• 動手做 A-4 活用USB電源供應器

附錄B 燒錄ATmega微處理器的開機啟動程式（boot loader）

• 動手做 B-1 使用Arduino控制板燒錄ATmega328韌體
• 動手做 B-2 用麵包板組裝Arduino微電腦實驗板

附錄C 改造 3C 小玩意的控制鈕

• 認識光電耦合元件

附錄D 中斷處理與交流電調光器製作

• 輪詢 VS 中斷
• 調整交流電的輸出功率
• 動手做 D-1 交流電調光器電路

附錄E 使用App Inventor開發Android App

• 準備App Inventer開發環境
• 建立第一個App Inventor專案：聲音播放程式
• 藍牙遙控機器人App的程式碼說明