本書以“大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新”為時代背景，以物聯(lián)網(wǎng)和智能開源硬件發(fā)展為技術(shù)背景，總結(jié)信息時代創(chuàng)新模式、創(chuàng)新方法和創(chuàng)新產(chǎn)品。以CDIO（ConceiveDesignImplementoperate）方法為指導(dǎo)，構(gòu)建創(chuàng)新產(chǎn)品，將北京郵電大學(xué)信息工程專業(yè)同學(xué)的創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)案例進行總結(jié)，其基本內(nèi)容包括Arduino設(shè)計基礎(chǔ)和22個案例，主要涉及智能控制類開發(fā)案例、生活便捷類開發(fā)案例、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)類開發(fā)案例、人機交互類開發(fā)案例和其他創(chuàng)意類開發(fā)案例。
本書主要針對創(chuàng)新產(chǎn)品的實際開發(fā)案例進行描述，包括軟件設(shè)計流程圖、硬件電路圖、各種傳感器和模塊，從功能、使用方法、電路連接和實例程序等方面介紹其使用方法； 綜合應(yīng)用各種技術(shù)，提高產(chǎn)品的總體性能和可實現(xiàn)性。本書案例的內(nèi)容由總到分、先模塊后代碼，創(chuàng)新思維與實踐案例相結(jié)合，以滿足不同層次人員的需求； 同時，本書附有實際項目的硬件設(shè)計圖和軟件實現(xiàn)代碼，可供讀者自我學(xué)習(xí)和自我提高使用。
本書可作為高等院校信息與通信工程及相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可以作為智能硬件愛好者創(chuàng)新手冊使用，還可以為創(chuàng)客的需求產(chǎn)生、分析產(chǎn)品、設(shè)計生產(chǎn)、實現(xiàn)產(chǎn)品提供幫助。對于從事物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新開發(fā)和設(shè)計的專業(yè)技術(shù)人員，本書也可以作為主要的技術(shù)參考書。
本書從構(gòu)思、設(shè)計到實現(xiàn)，深入理解Arduino項目開發(fā)！《Arduino案例實戰(zhàn)》系統(tǒng)論述了Arduino開源硬件的開發(fā)方法和技術(shù)。書中以豐富Arduino設(shè)計實例，介紹了智能硬件的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。在處理嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，使用Arduino開源平臺，將事半功倍，極大提高效率。本書涉及的主題：
(1) 智能控制類開發(fā)案例
(2) 人機交互類開發(fā)案例
(3) 生活便捷類開發(fā)案例
(4) 物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)類開發(fā)案例
(5) 其他創(chuàng)意類開發(fā)案例
本書突出的特點：
(6) 典型場景的創(chuàng)新應(yīng)用
(7) 智能開源的編程實踐
(8) 不同領(lǐng)域的經(jīng)典案例
(9) 多種產(chǎn)品的功能實現(xiàn)
注：本書提供配套學(xué)習(xí)資源，下載地址為清華大學(xué)出版社本書頁面。
前言
物聯(lián)網(wǎng)、智能硬件和大數(shù)據(jù)技術(shù)給社會帶來了巨大的沖擊，個性化、定制化和智能化的硬件設(shè)備成為未來的發(fā)展趨勢。中國制造2025計劃、德國的工業(yè)4.0及美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，都是將人、數(shù)據(jù)和機器連接起來，其本質(zhì)是工業(yè)的深度信息化，為未來智能社會的發(fā)展提供制造技術(shù)基礎(chǔ)。
在“大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新”的時代背景下，人才的培養(yǎng)方法和模式，也應(yīng)該滿足當(dāng)前的時代需求。作者試圖依據(jù)當(dāng)今信息社會的發(fā)展趨勢，結(jié)合Arduino開源硬件的發(fā)展及智能硬件的發(fā)展要求，探索基于創(chuàng)新工程教育的基本方法，并將其提煉為適合我國國情、具有自身特色的創(chuàng)新實踐教材。本書將實際教學(xué)中應(yīng)用智能硬件的創(chuàng)新工程教學(xué)經(jīng)驗進行總結(jié)，包括具體的創(chuàng)新方法和開發(fā)案例，希望對教育教學(xué)及工業(yè)界有所幫助，起到拋磚引玉的作用。
本書系統(tǒng)地介紹了如何利用Arduino開發(fā)平臺進行產(chǎn)品開發(fā)，包括相關(guān)的設(shè)計、實現(xiàn)與產(chǎn)品的應(yīng)用。傳統(tǒng)Arduino方面的書籍僅側(cè)重介紹硬件開發(fā)平臺的實現(xiàn)方法，而很少關(guān)注具體創(chuàng)新案例的開發(fā)及工程教育方法應(yīng)用。因此，本書試圖面向未來的工業(yè)創(chuàng)新與發(fā)展，通過CDIO的工程教育方法，以智能開源硬件平臺為基礎(chǔ)，培養(yǎng)面向工業(yè)4.0的創(chuàng)新型人才。
本書的內(nèi)容和素材主要來自于作者所在的學(xué)校近幾年承擔(dān)的教育部和北京市的教育、教學(xué)改革項目和成果，是北京郵電大學(xué)信息工程專業(yè)的所有同學(xué)，通過基于CDIO工程教育方法的實施，使得創(chuàng)新產(chǎn)品的整個過程得到了實現(xiàn)，同學(xué)們不但學(xué)到了知識，提高了能力，而且為本書提供了第一手素材和資料。本書的主要內(nèi)容包括Arduino項目設(shè)計基礎(chǔ)和22個開發(fā)案例，涉及智能控制類開發(fā)案例、生活便捷類開發(fā)案例、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)類開發(fā)案例、人機交互類開發(fā)案例及其他創(chuàng)意類開發(fā)案例。
對于書中的每個案例從項目背景、創(chuàng)意描述、功能及總體設(shè)計、具體電路圖、系統(tǒng)流程圖、子模塊介紹、產(chǎn)品展示、故障及問題分析以及每個案例所用元器件進行詳細講解，使讀者可以從不同層面對開發(fā)案例進行分析、理解和具體實現(xiàn)。
本書的編寫得到了教育部電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會、信息工程專業(yè)國家第一類特色專業(yè)建設(shè)項目、信息工程專業(yè)國家第二類特色專業(yè)建設(shè)項目、教育部CDIO工程教育模式研究與實踐項目、教育部本科教學(xué)工程項目、信息工程專業(yè)北京市特色專業(yè)建設(shè)、北京市教育教學(xué)改革項目及北京郵電大學(xué)教學(xué)綜合改革項目的大力支持，在此表示感謝！
同時，也特別感謝林家儒教授的鼎力支持和悉心指導(dǎo)，感謝譚揚、鄭鋮、黃旭新、顧鐵玥等研究生同學(xué)的大力協(xié)助，感謝北京郵電大學(xué)信息工程專業(yè)所有同學(xué)，感謝父母妻兒在精神上給予的支持與鼓勵，才使得本書得以問世！
本書由北京市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點課題(優(yōu)先關(guān)注)和北京市職業(yè)教育產(chǎn)教融合專業(yè)建設(shè)模式研究(ADA15159)資助，特此表示感謝！
本書內(nèi)容由總到分、先思考后實踐，創(chuàng)新思維與實踐案例相結(jié)合，以滿足不同層次人員的需求； 同時，本書附有實際項目的硬件設(shè)計圖和軟件實現(xiàn)代碼，可供讀者自我學(xué)習(xí)和自我提高使用。本書可作為大學(xué)信息與通信工程及相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可以作為智能硬件愛好者創(chuàng)新手冊使用，還可以為創(chuàng)客的需求產(chǎn)生、分析產(chǎn)品、設(shè)計生產(chǎn)、實現(xiàn)產(chǎn)品提供幫助。對于從事物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新開發(fā)和設(shè)計的專業(yè)技術(shù)人員，本書也可以作為主要的技術(shù)參考書。
由于作者的水平有限，書中難免存在不當(dāng)之處，衷心地希望各位讀者提出寶貴意見及具體的整改措施，以便作者進一步修改和完善。
李永華
2017年9月
于北京郵電大學(xué)
李永華 現(xiàn)執(zhí)教于北京郵電大學(xué)，擁有超過10年的嵌入式開發(fā)經(jīng)驗，致力于物聯(lián)網(wǎng)和智能硬件的研究開發(fā)工作。在教學(xué)中以興趣為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性；以素質(zhì)為基礎(chǔ)，提高自身教學(xué)水平；以科研為手段，促進教學(xué)理念轉(zhuǎn)變。通過信息工程專業(yè)綜合改革，探索了以“學(xué)生學(xué)為中心”的教學(xué)模式，營造生動活潑的學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)生獨立思考問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造激情。在研發(fā)及教學(xué)實踐中指導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)200余個創(chuàng)新案例，并指導(dǎo)著一支物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)團隊，曾在物聯(lián)網(wǎng)、開源硬件等技術(shù)領(lǐng)域進行了多場學(xué)術(shù)報告，并且出版了《AllJoyn技術(shù)原理及物聯(lián)網(wǎng)程序開發(fā)指南》《Arduino實戰(zhàn)指南——游戲開發(fā)、智能硬件、人機交互、智能家居與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計30例》《Arduino軟硬件協(xié)同設(shè)計實戰(zhàn)指南》等多部物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向的著作。
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