零基礎友好，結構清晰

以Arduino 為切入點，內容由淺入深，適合新手快速上手。

學用結合，實戰導向

理論結合實例，提供可復現的電路與代碼，學完即用。

趣味驅動，創新賦能

以趣味電子制作+ 創意機器人創意項目激發學習興趣。

在新時代背景下，中國共產黨第二十次全國代表大會提出了一系列重要精神，強調貫徹創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念。這些精神為我國的科技教育和人才培養指明了方向，尤其是在電子系統設計領域。本書正是在這一精神指導下應運而生的，旨在為廣大初學者提供一條通向電子系統設計的清晰路徑，幫助其掌握基本的電子原理與設計方法。通過結合實際案例與理論知識，本書不僅強調創新思維的培養，也鼓勵學生在實踐中探索，提升動手能力和解決實際問題的能力。此外，本書將綠色設計理念融入教學內容，倡導可持續發展的設計思路，以適應現代社會對環保和資源節約的要求。通過學習本書，學生將不僅掌握電子系統設計的基本技能，更能樹立起服務社會、推動科技進步的責任感，為實現中華民族偉大復興的中國夢貢獻自己的力量。

Arduino是一個功能十分強大的開源硬件平臺，該主控具有簡單易用、功能強大、費用低等特點。與傳統的單片機相比，Arduino在大學生單片機入門教學方面優勢顯著，主要包括以下幾個方面：

（1）開放性。Arduino是起步比較早的開源硬件項目。各種開源項目目前已經得到廣泛的認可和大范圍的應用。它的硬件電路和軟件開發環境都是完全公開的，在不從事商業用途的情況下，任何人都可以使用、修改和分發它。

（2）易用性。對于稍微有心學習Arduino的人，不論基礎如何，只要他有興趣，拿到Arduino之后的1個小時內應該就可以成功運行第一個簡單的程序了。

（3）交流性。對于初學者來說，交流與展示是非常能激發學習熱情的途徑。但有些時候，你用AVR做了個循跡小車，我用PIC做了個小車循跡，對單片機理解還不是特別深刻的初學者，交流上恐怕就會有些困難。而Arduino已經劃定了一個比較統一的框架，一些底層的初始化采用了統一的方法，對數字信號和模擬信號使用的端口也做了自己的標定，初學者在交流電路或程序時非常方便。

（4）豐富的第三方資源。Arduino無論硬件還是軟件，都是全部開源的，你可以深入了解底層的全部機理，它也預留了非常友好的第三方庫開發接口。秉承了開源社區一貫的開放性和分享性，很多愛好者在成功實現了自己的設計后會把自己的硬件和軟件拿出來與大家分享。

本書主要面向零基礎電子技術愛好者以及還沒有編程基礎的工程技術人員以及高等學校低年級學生。從基礎的電路設計開始，緊扣理工科專業的人才培養方案和必備專業知識結構，涵蓋了模擬電路、數字電路、單片機和Qt上位機等，逐步引導讀者進行電子技術和單片機的學習。

全書共分6章，第1章為常用電子元器件及應用，內容包括電阻、電容、電感、二極管、三極管和集成電路；第2章為電子操作和電子儀器，內容包括電子操作、電路板基礎及制作、常用電子儀器簡介；第3章為趣味電子制作實例，主要內容為各類趣味電子實驗；第4章為初識Arduino與C語言，主要內容為Arduino基礎知識；第5章為Arduino基礎實例，主要內容為Arduino各類實驗案例；第6章為創意機器人及上位機，主要內容包括基于Arduino的各類創意機器人設計以及Qt上位機。

本書主要特色如下：

（1）內容較為基礎。本書主要面向還沒有任何電子技術和單片機基礎的讀者，充分利用Arduino開源硬件在編程方面的高效便捷性引導讀者打開電子技術和單片機的大門，快速掌握電子電路和單片機的基本概念和方法。章節內容注重循序漸進、由淺入深、言簡意賅、邏輯性強。

（2）理論結合實際。電子技術實例和Arduino項目實例在內容安排上，從實驗原理出發，設計電路結構和編程方法，每個實驗都驗證相關的理論原理。所有實例代碼都在Arduino上調試通過，可以幫助讀者自我檢查對當前內容的掌握情況，以便及時跟進。

（3）趣味性濃。本書第3章介紹的各類趣味電子制作實例和第6章的創意機器人取材新穎，特別是創意機器人，趣味性較濃，學生選做率高。產品制作完成后，機器人的運行過程極大地吸引了學生的眼球，并通過機器人的調試引發學生對作品的思考，也激發了他們的創新精神。

由于時間倉促及作者水平有限，書中可能會有個別錯誤，懇請讀者批評指正。

知識圖譜

編 者

2025年1月

第1章 常用電子元器件及應用 1
1.1 電阻 1
1.1.1 電阻的種類和命名 1
1.1.2 電阻的參數與標識 2
1.1.3 電阻的檢測和選用 3
1.1.4 電位器 4
1.1.5 敏感電阻 5
1.2 電容 8
1.2.1 電容的種類 8
1.2.2 電容的參數 8
1.2.3 電容的應用 9
1.3 電感 12
1.3.1 電感的種類 12
1.3.2 電感的參數與標識 13
1.3.3 電感的應用與檢測 14
1.4 二極管 15
1.4.1 二極管基礎 15
1.4.2 常用二極管 16
1.4.3 二極管的檢測 19
1.5 三極管 20
1.5.1 三極管的種類和參數 20
1.5.2 三極管的應用 22
1.5.3 三極管的檢測 23
1.5.4 光電三極管 24
1.6 集成電路 25
1.6.1 初識集成電路 25
1.6.2 數字集成電路 26
1.6.3 集成波形發生器 39
1.6.4 運算放大器 43
1.6.5 集成電壓比較器 53
1.6.6 集成電源穩壓器 56
第2章 電子操作和電子儀器 64
2.1 電子操作 64
2.1.1 常用電子操作工具 64
2.1.2 電子焊接方法 70
2.1.3 萬用表使用方法 74
2.2 電路板基礎及制作 76
2.2.1 面包板 76
2.2.2 萬能電路板 80
2.2.3 印刷電路板 81
2.2.4 轉印法自制電路板 83
2.2.5 電路制作要點 86
2.3 常用電子儀器簡介 88
2.3.1 直流穩壓電源 88
2.3.2 函數信號發生器 91
2.3.3 示波器 94
2.3.4 如何使用儀器進行電路調試 98
第3章 趣味電子制作實例 100
3.1 燈光照明類 100
3.1.1 電子螢火蟲 100
3.1.2 雙色爆閃燈 102
3.1.3 絢麗變色燈 104
3.1.4 動感流水燈 106
3.1.5 聲光控延時小夜燈 107
3.2 音樂音響類 109
3.2.1 能畫出聲音的音樂鉛筆 109
3.2.2 柯南電子變聲器 112
3.2.3 遠距離聲音采集器 114
3.2.4 電子口技 116
3.2.5 紅外無線耳機 117
3.3 生活娛樂類 120
3.3.1 模擬電子蠟燭 120
3.3.2 斷線探測器 122
3.3.3 電子測謊儀 124
3.3.4 電子探寶器 126
3.3.5 電子防丟器 128
3.3.6 電脈沖治療儀 134
3.4 科學探究類 136
3.4.1 電磁彈射技術 136
3.4.2 電磁懸浮裝置 139
3.4.3 聲懸浮裝置 143
3.4.4 無線電能傳輸 146
3.4.5 神奇的特斯拉線圈 149
第4章 初識Arduino與C語言 158
4.1 單片機和Arduino的概念和發展歷史 158
4.2 常用的Arduino種類和選型 159
4.3 Arduino的開發工具 161
4.3.1 Arduino基礎實驗平臺 161
4.3.2 Arduino創意機器人實驗平臺 163
4.3.3 面包板與電源模塊聯合使用介紹 165
4.3.4 Arduino IDE的安裝方法 169
4.3.5 Arduino IDE的使用方法 173
4.3.6 編寫打印Hello Arduino程序 176
4.4 Arduino編程語言及程序結構 183
4.4.1 Arduino程序結構 183
4.4.2 C/C++語言基礎 184
4.4.3 Arduino傳感器擴展 193
第5章 Arduino基礎實例 196
5.1 Arduino流水燈實驗 196
5.2 Arduino按鍵控制實驗一 198
5.3 Arduino按鍵控制實驗二 200
5.4 Arduino驅動點陣LED顯示實驗 202
5.5 Arduino串行LCD顯示實驗 206
5.6 Arduino小型氣象站 210
5.7 Arduino A/D轉換實驗—小夜燈控制 212
5.8 Arduino超聲波測距實驗 215
5.9 Arduino串行通信實驗 217
5.10 Arduino控制舵機實驗 219
5.11 Arduino驅動步進電機實驗 221
5.12 Arduino驅動直流電機實驗 228
第6章 創意機器人及上位機 238
6.1 機器人簡介 238
6.1.1 機器人組成 238
6.1.2 機器人分類 239
6.1.3 機器人能力評價 239
6.1.4 機器人發展歷史 240
6.1.5 機器人發展特點 241
6.2 創意機器人實驗 242
6.2.1 基于直流電機的尋跡機器人 242
6.2.2 基于步進電機的尋跡機器人 251
6.2.3 迷宮機器人 256
6.2.4 滅火機器人 263
6.2.5 垃圾分類機器人 267
6.2.6 App藍牙遙控機器人 275
6.2.7 相撲機器人 279
6.2.8 爬坡機器人 283
6.2.9 自適應跟隨機器人 290
6.2.10 送藥機器人 297
6.3 機器人競賽簡介 331
6.4 工業機器人分類 334
6.5 機器人Qt控制軟件 335
6.5.1 上位機發展歷史 335
6.5.2 Qt上位機實例 336
參考文獻 361

1. 工程測量實踐教程 [王灼英 熊梅]
2. 3434-0 高等數學 （第三版）（上下冊） [主編 郭照莊]
3. 基于AI的Web技術項目實戰 [主編 李攀 孫曉葉 孫旭光]
4. 數字技能基礎 [主編　馮迎　陳偉　劉美麗]
5. 應用數學（第二版） [主編 劉東海 劉麗瑤]
6. 網頁設計與制作 [主編 李佼輝 于新奇]
7. 信息技術基礎（麒麟操作系統+WPS Office） [主編　芮雪　蔣莉　王亮亮]
8. Office高級應用項目式教程（第2版） [主編 李觀金 張倩文 黎夏克 ]
9. 巧用翻譯學英語：英漢互譯500例 [王學文 著]
10. 高等教育多維評價體系構建與高質量發展研究 [張妍 著]
11. 系統規劃與管理師章節習題與考點特訓（第二版） [主編 薛大龍]
12. 計算機操作系統實踐指導（openEuler版） [主編 秦光 曾陳萍 岳付強]
13. 信息系統管理工程師真題及模考卷精析（適用機考） [主 編 薛大龍 程 剛 上官緒]
14. 航海類院校體育教育教學研究 [張利超 李寧 著]
15. 新時代背景下我國職業教育產教融合長效機制建設研究 [王玉賢 著]
16. 電路分析 [主編 李飛 毛先柏]
17. 信息系統管理工程師（適用第2版大綱）一站通關 [指尖瘋　編著]
18. 傳統山水畫論解讀與實踐 [陳鈉 著]
19. 網絡工程師備考一本通（適配第6版考綱） [夏杰 編著]
20. 陳孝云的職教理想與情懷 [祝吉太 江傳瑞 張義廷 著]
21. 地方本科院校電子信息學科課程思政案例集 [王甫]
22. Excel數據處理與分析（第二版） [主編 張志明 鄒 蕾]
23. 網絡工程師5天修煉（適配第6版考綱） [主編　朱小平 施游]
24. 倉儲管理實務（第二版） [周寧武 編著]
25. 基于AE與C#的地理信息系統二次開發 [李小根 賈艷昌 喬翠平 姜彤 ]
26. 2023年長沙市文化和旅游業發展報告 [主編 陳莉]
27. 舞臺化妝造型設計 [主編 劉思彤 張 濤 張憶雨]
28. 產教融合視角高校體育專業實踐教學體系構建研究 [楊柳青 葉華兵 著]
29. 知識圖譜及應用案例 [張善文 黃文準 于長青 陳明淑]
30. Python程序設計案例教程（微課版） [主編　石利平　田輝平　余以勝]