內(nèi)容簡(jiǎn)介

《Scratch CS+Arduino經(jīng)典教程從入門到精通》是作者結(jié)合長(zhǎng)期的課程教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)編寫而成的。在編寫過(guò)程中，注重降低理論難度，增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，采用以案例帶動(dòng)理論教學(xué)的創(chuàng)新寫作模式，用開(kāi)發(fā)案例貫穿全書(shū)。

讀者可以沒(méi)有編程基礎(chǔ)，也可以不會(huì)使用鍵盤，構(gòu)成程序的命令和參數(shù)通過(guò)積木形狀模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，用鼠標(biāo)拖動(dòng)模塊到腳本區(qū)即可。Scratch CS又充分結(jié)合Arduino功能增加了豐富的硬件積木編程模塊(例如獲取環(huán)境溫度、房間光強(qiáng)，控制燈光閃爍、電機(jī)旋轉(zhuǎn)、機(jī)器人動(dòng)作等)，讀者可以簡(jiǎn)單地通過(guò)這些模塊開(kāi)發(fā)出更具創(chuàng)意趣味和實(shí)用價(jià)值的系統(tǒng)，盡情發(fā)揮自己的創(chuàng)意。本書(shū)期望幫助讀者更靈活地掌握和使用Scratch技術(shù)制作出完全屬于自己的個(gè)性化作品。

《Scratch CS+Arduino經(jīng)典教程從入門到精通》的案例在編排時(shí)適當(dāng)體現(xiàn)了梯度和層次，有一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，便于學(xué)生逐步掌握測(cè)控板各種傳感器的用法。

 

前    言

　　Scratch由美國(guó)麻省理工學(xué)院Mitchel Resnich博士和他的終身幼兒園研究組共同完成。當(dāng)前，Scratch 受到世界各地教育者、愛(ài)好者的關(guān)注和熱愛(ài)，適用于8歲以上兒童，在《小學(xué)信息技術(shù)》教材中有專門的學(xué)習(xí)內(nèi)容，屬于教師需要教孩子們學(xué)習(xí)的內(nèi)容。Scratch CS可以用來(lái)創(chuàng)造互動(dòng)式故事、動(dòng)畫、游戲、音樂(lè)和藝術(shù)。在使用Scratch進(jìn)行創(chuàng)作的過(guò)程中，學(xué)生可以具備邏輯分析、創(chuàng)意思考、流程控制、問(wèn)題解決、合作學(xué)習(xí)的能力。Scratch CS能與硬件進(jìn)行交互，可以將晦澀難懂的程序編碼轉(zhuǎn)化成可愛(ài)的圖形及卡通形象，尤其有利于青少年的編程學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。

　　Scratch CS這款軟件的特點(diǎn)是使用圖形化的程序積木進(jìn)行“堆砌”與“鑲嵌”，讓讀者可以發(fā)揮創(chuàng)意來(lái)設(shè)計(jì)互動(dòng)式故事、動(dòng)畫或小游戲，并可以上傳到網(wǎng)絡(luò)與他人分享。

　　Arduino是一個(gè)基于開(kāi)放源碼的軟硬件平臺(tái)，并且具有簡(jiǎn)單、易理解的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以快速做出有趣的東西，是一個(gè)能夠用來(lái)感應(yīng)和控制現(xiàn)實(shí)物理世界的一套工具。Arduino可以用來(lái)開(kāi)發(fā)交互產(chǎn)品，比如可以讀取大量的開(kāi)關(guān)和傳感器信號(hào)，并且可以控制各式各樣的電燈、電機(jī)和其他物理設(shè)備。Arduino 項(xiàng)目可以是單獨(dú)的，也可以與電腦的動(dòng)畫進(jìn)行同步運(yùn)行。

　　從應(yīng)用類型的角度，本書(shū)分為互動(dòng)游戲、數(shù)字故事和創(chuàng)新應(yīng)用三大類。本書(shū)的主要目的是在詳細(xì)介紹Scratch CS(Scratch增強(qiáng)版)軟件和Arduino智能硬件所有功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)案例式教學(xué)的方式使學(xué)生了解如何設(shè)計(jì)和完成相應(yīng)的功能。

　　本書(shū)共18章，具體內(nèi)容如下。

　　第1章  Scratch CS與喵星機(jī)器人套裝，介紹了喵星機(jī)器人套裝的特性。

　　第2章  夜空中的飛行指示燈，學(xué)習(xí)LED模塊的引腳連接方式，以及如何通過(guò)計(jì)算機(jī)編程來(lái)控制LED燈模塊的亮與滅。

　　第3章  可愛(ài)的螢火蟲(chóng)，學(xué)習(xí)控制LED燈由滅的狀態(tài)慢慢變亮，然后由亮的狀態(tài)慢慢變暗的過(guò)程。

　　第4章  動(dòng)畫中的幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤，學(xué)習(xí)通過(guò)紅色按鈕與綠色按鈕控制幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)與停。

　　第5章  智能家居燈光控制系統(tǒng)，學(xué)習(xí)智能家居中夜幕降臨時(shí)燈光自動(dòng)打開(kāi)、窗簾自動(dòng)關(guān)閉，天亮了窗簾自動(dòng)開(kāi)啟的功能。

　　第6章  大風(fēng)車轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，學(xué)習(xí)通過(guò)紅色按鈕與綠色按鈕控制幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)與停。

　　第7章  泡泡滿天飛，學(xué)習(xí)通過(guò)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫來(lái)設(shè)計(jì)吹泡泡游戲。

　　第8章  神奇的電子樂(lè)器，學(xué)習(xí)通過(guò)計(jì)算機(jī)鍵盤、水果或者橡皮泥來(lái)設(shè)計(jì)制作一個(gè)不一樣的鋼琴樂(lè)器。

　　第9章  家居中的智能風(fēng)扇，學(xué)習(xí)通過(guò)旋鈕模塊來(lái)控制高速風(fēng)扇模塊的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。

　　第10章  “超級(jí)瑪麗”游戲，通過(guò)這個(gè)案例來(lái)學(xué)習(xí)按鍵檢測(cè)命令，實(shí)現(xiàn)控制角色進(jìn)行左右移動(dòng)、向上跳躍等操作。

　　第11章  夢(mèng)幻泡泡機(jī)，學(xué)習(xí)舵機(jī)和高速風(fēng)扇模塊的使用方法。通過(guò)編寫程序?qū)崿F(xiàn)當(dāng)泡泡桿向上移動(dòng)時(shí)，高速風(fēng)扇自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)泡泡桿下移時(shí)，高速風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　第12章  幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤，學(xué)習(xí)掌握360°舵機(jī)的控制方式，了解如何通過(guò)計(jì)算機(jī)編程來(lái)控制360°舵機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，并且掌握如何控制360°舵機(jī)的速度。

　　第13章  紅外遙控器下的智慧，學(xué)習(xí)用紅外遙控器控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)與停并且控制孫悟空進(jìn)行72變。當(dāng)按下紅外遙控器的紅色按鈕時(shí)，風(fēng)扇開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)按下綠色按鈕時(shí)，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　第14章  智能車庫(kù)，學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)當(dāng)車位沒(méi)有車時(shí)，顯示綠燈，提示該地方有車位，而有車輛存在時(shí)顯示紅燈，并且還會(huì)有停車預(yù)警裝置，提示停車時(shí)要停靠在適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

　　第15章  奔跑吧！機(jī)器人，學(xué)習(xí)如何通過(guò)計(jì)算機(jī)編程控制機(jī)器人實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前進(jìn)2s、后退2s的功能，了解電機(jī)控制模塊的使用原理和使用方法。

　　第16章  避障機(jī)器人，學(xué)習(xí)如何獲取超聲波模塊的值，如何通過(guò)紅外避障模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)躲避障礙物。

　　第17章  紅外遙控滅火機(jī)器人，學(xué)習(xí)如何獲取紅外遙控器的鍵值，如何通過(guò)編寫程序?qū)崿F(xiàn)紅外遙控器控制機(jī)器人進(jìn)行滅火。

　　第18章  導(dǎo)盲機(jī)器人，學(xué)習(xí)如何通過(guò)計(jì)算機(jī)編程檢測(cè)物體的灰度值，如何通過(guò)兩個(gè)灰度傳感器實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的巡線功能。

　　本書(shū)可以作為零編程基礎(chǔ)的青少年學(xué)習(xí)Scratch CS與Arduino的自學(xué)用書(shū)，父母用于輔導(dǎo)孩子加強(qiáng)和提升在校所學(xué)的Scratch CS和Arduino等知識(shí)的輔導(dǎo)用書(shū)，以及Scratch CS與Arduino智能硬件培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的培訓(xùn)教材。

　　本書(shū)由龔正偉統(tǒng)籌，趙文棟、馬志洪主編，編委會(huì)成員有秦明凱、郭佳樂(lè)、王陽(yáng)、趙暢、吳俊哲、夏琪、曲博學(xué)、邊策、高金鵬、王雪梅、冉美玲、劉杰平、白豐一、王建峰、王紅偉、徐克彬等。

　　為方便讀者創(chuàng)作，我們將提供本書(shū)用到的大部分素材和范例文件包，里面包含每個(gè)案例所用的素材和示例作品的源文件。

　　

　　　

　　編  者    

　　

 

目    錄

 

第1章  Scratch CS與喵星機(jī)器人套裝 1

1.1  認(rèn)識(shí)喵星機(jī)器人套裝 1

1.2  喵星機(jī)器人的硬件組成 2

1.3  下載并安裝Scratch CS與Arduino IDE 3

1.3.1  下載安裝Scratch CS軟件 3

1.3.2  驅(qū)動(dòng)安裝 4

1.3.3  安裝并認(rèn)識(shí)Arduino IDE 4

1.4  喵星機(jī)器人的運(yùn)行軟件 5

1.4.1  圖形化編程軟件Scratch CS 5

1.4.2  Scratch CS程序界面 6

1.4.3  喵星機(jī)器人套裝的特性 7

1.5  Arduino程序離線下載到硬件中 8

第2章  夜空中的飛行指示燈 10

2.1  知識(shí)準(zhǔn)備 11

2.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 11

2.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 12

2.2  創(chuàng)意搭建 13

2.2.1  搭建前的準(zhǔn)備 14

2.2.2  搭建步驟圖示 14

2.3  開(kāi)啟編程之旅 16

2.3.1  軟硬件連接 16

2.3.2  編寫程序 17

2.4  知識(shí)拓展 20

2.4.1  關(guān)于飛行指示燈 20

2.4.2  試著改寫程序 21

第3章  可愛(ài)的螢火蟲(chóng) 22

3.1  知識(shí)準(zhǔn)備 23

3.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 23

3.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 23

3.2  開(kāi)啟編程之旅 25

3.2.1  軟硬件連接 26

3.2.2  編寫程序 27

3.3  知識(shí)拓展 28

會(huì)變化的小貓 28

第4章  動(dòng)畫中的幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤 30

4.1  知識(shí)準(zhǔn)備 31

4.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 31

4.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 32

4.2  開(kāi)啟編程之旅 32

4.2.1  軟硬件連接 32

4.2.2  編寫程序 33

4.3  知識(shí)拓展 39

電腦按鍵控制幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動(dòng) 39

第5章  智能家居燈光控制系統(tǒng) 40

5.1  知識(shí)準(zhǔn)備 41

5.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 41

5.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 42

5.2  創(chuàng)意搭建 43

5.2.1  搭建前的準(zhǔn)備 44

5.2.2  搭建步驟圖示 44

5.3  開(kāi)啟編程之旅 48

5.3.1  軟硬件連接 48

5.3.2  編寫程序 49

5.4  知識(shí)拓展 53

設(shè)計(jì)一個(gè)感光LED燈 53

第6章  大風(fēng)車轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 55

6.1  知識(shí)準(zhǔn)備 56

6.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 56

6.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 57

6.2  創(chuàng)意搭建 58

6.2.1  搭建前的準(zhǔn)備 59

6.2.2  搭建步驟圖示 59

6.3  開(kāi)啟編程之旅 61

6.3.1  軟硬件連接 62

6.3.2  編寫程序 62

6.4  知識(shí)拓展 68

6.4.1  如何用取余運(yùn)算實(shí)現(xiàn)高速風(fēng)扇的轉(zhuǎn)與停 68

6.4.2  關(guān)于程序的編寫 68

第7章  泡泡滿天飛 69

7.1  知識(shí)準(zhǔn)備 70

7.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 70

7.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 71

7.2  開(kāi)啟編程之旅 73

7.2.1  軟硬件連接 73

7.2.2  編寫程序 74

7.3  知識(shí)拓展 78

第8章  神奇的電子樂(lè)器 80

8.1  知識(shí)準(zhǔn)備 81

8.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 81

8.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 81

8.2  搭建水果樂(lè)器 83

8.2.1  設(shè)計(jì)制作前的準(zhǔn)備 83

8.2.2  操作步驟圖示 84

8.3  開(kāi)啟編程之旅 84

8.3.1  軟硬件連接 85

8.3.2  編寫程序 85

8.4  知識(shí)拓展 89

8.4.1  電子鋼琴新的設(shè)計(jì)方法 89

8.4.2  多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行 90

第9章  家居中的智能風(fēng)扇 91

9.1  知識(shí)準(zhǔn)備 92

9.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 92

9.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 93

9.2  創(chuàng)意搭建 94

9.2.1  搭建前的準(zhǔn)備 94

9.2.2  搭建步驟圖示 95

9.3  開(kāi)啟編程之旅 97

9.3.1  軟硬件連接 97

9.3.2  編寫程序 97

9.4  知識(shí)拓展 100

旋鈕控制大風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng) 100

第10章  “超級(jí)瑪麗”游戲 102

10.1  知識(shí)準(zhǔn)備 103

10.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 103

10.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 104

10.2  創(chuàng)意搭建 106

10.2.1  搭建前的準(zhǔn)備 106

10.2.2  搭建步驟圖示 107

10.3  開(kāi)啟編程之旅 108

10.3.1  軟硬件連接 108

10.3.2  編寫程序 109

10.4  知識(shí)拓展 119

第11章  夢(mèng)幻泡泡機(jī) 120

11.1  知識(shí)準(zhǔn)備 121

11.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 121

11.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 123

11.2  創(chuàng)意搭建 123

11.2.1  搭建前的準(zhǔn)備 124

11.2.2  搭建步驟圖示 124

11.3  開(kāi)啟編程之旅 126

11.3.1  軟硬件連接 126

11.3.2  編寫程序 127

11.4  知識(shí)拓展 130

泡泡機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 130

第12章  幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤 131

12.1  知識(shí)準(zhǔn)備 132

12.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 132

12.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 133

12.2  創(chuàng)意搭建 134

12.2.1  搭建前的準(zhǔn)備 134

12.2.2  搭建步驟圖示 135

12.3  開(kāi)啟編程之旅 138

12.3.1  軟硬件連接 138

12.3.2  編寫程序 139

12.4  知識(shí)拓展 141

互動(dòng)幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤 141

第13章  紅外遙控器下的智慧 144

13.1  知識(shí)準(zhǔn)備 145

13.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 145

13.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 146

13.2  開(kāi)啟編程之旅 147

13.2.1  軟硬件連接 147

13.2.2  編寫程序 148

13.3  知識(shí)拓展 152

紅外遙控器下的電子鋼琴 152

第14章  智能車庫(kù) 154

14.1  知識(shí)準(zhǔn)備 155

14.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 155

14.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 157

14.2  創(chuàng)意搭建 159

14.2.1  搭建前的準(zhǔn)備 159

14.2.2  搭建步驟圖示 159

14.3  開(kāi)啟編程之旅 163

14.3.1  軟硬件連接 163

14.3.2  編寫程序 164

14.4  知識(shí)拓展 166

蜂鳴器樂(lè)器 166

第15章  奔跑吧！機(jī)器人 167

15.1  知識(shí)準(zhǔn)備 168

15.1.1  機(jī)器人的組裝 168

15.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 170

15.2  開(kāi)啟編程之旅 171

15.2.1  軟硬件連接 171

15.2.2  編寫程序 172

15.3  知識(shí)拓展 174

控制機(jī)器人前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、暫停運(yùn)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn) 174

第16章  避障機(jī)器人 176

16.1  知識(shí)準(zhǔn)備 177

16.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 177

16.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 178

16.2  創(chuàng)意搭建 178

16.2.1  搭建前的準(zhǔn)備 179

16.2.2  搭建步驟圖示 179

16.3  開(kāi)啟編程之旅 181

16.3.1  軟硬件連接 181

16.3.2  編寫程序 182

16.4  知識(shí)拓展 187

跟人的機(jī)器人 187

第17章  紅外遙控滅火機(jī)器人 189

17.1  知識(shí)準(zhǔn)備 190

17.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 190

17.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 191

17.2  創(chuàng)意搭建 191

17.2.1  搭建前的準(zhǔn)備 191

17.2.2  搭建步驟圖示 192

17.3  開(kāi)啟編程之旅 193

17.3.1  軟硬件連接 193

17.3.2  編寫程序 194

17.4  知識(shí)拓展 199

紅外遙控高速風(fēng)扇變速 199

第18章  導(dǎo)盲機(jī)器人 201

18.1  知識(shí)準(zhǔn)備 202

18.1.1  認(rèn)識(shí)硬件 202

18.1.2  軟件功能模塊學(xué)習(xí) 203

18.2  開(kāi)啟編程之旅 205

18.2.1  軟硬件連接 205

18.2.2  編寫程序 205

18.3  知識(shí)拓展 208

18.3.1  巡線機(jī)器人的高級(jí)用法分析 208

18.3.2  高級(jí)巡線法程序的編寫 209

參考文獻(xiàn) 211