作者简介
李永华  现执教于北京邮电大学，拥有超过10年的嵌入式开发经验，致力于物联网和智能硬件的研究开发工作。在教学中以兴趣为导向，激发学生的创造性；以素质为基础，提高自身教学水平；以科研为手段，促进教学理念转变。通过信息工程专业综合改革，探索了以“学生学为中心”的教学模式，营造生动活泼的学习方法，提高学生独立思考问题、发现问题、解决问题的能力，激发学生的创造激情。在研发及教学实践中指导学生实现200余个创新案例，并指导着一支物联网开发团队，曾在物联网、开源硬件等技术领域进行了多场学术报告，并且出版了《AllJoyn技术原理及物联网程序开发指南》《Arduino实战指南——游戏开发、智能硬件、人机交互、智能家居与物联网设计30例》《Arduino软硬件协同设计实战指南》等多部物联网技术方向的著作。

本书以“大众创业，万众创新”为时代背景，以物联网和智能开源硬件发展为技术背景，总结信息时代的创新模式、创新方法和创新产品。以ConceiveDesignImplementOperate（CDIO）方法为指导，构建创新产品，将北京邮电大学信息工程专业同学的创新产品开发案例进行总结，主要内容有Arduino设计基础及开发案例，包括智能控制类开发案例，生活便捷类开发案例，物联网络类开发案例，人机交互类开发案例和其他创意类开发案例。
本书主要对创新产品的实际开发案例进行描述，包括软件设计流程图、硬件电路图、各种传感器和模块，从功能、使用方法、电路连接和实例程序等方面介绍其使用方法； 综合应用各种技术，提高产品的总体性能和可实现性。本书案例的内容由总到分、先模块后代码，创新思维与实践案例相结合，以满足不同层次人员的需求。同时，本书附有实际项目的硬件设计图和软件实现代码，可供读者自我学习和提高使用。
本书可作为大学信息与通信工程及相关专业的本科生教材，也可以作为智能硬件爱好者的创新手册使用，还可以为创客的需求产生、分析产品、设计生产、实现产品等方面提供帮助。对于从事物联网、创新开发和设计的专业技术人员，也可以作为主要的技术参考书。

第5章智能花盆

5.1项目背景
在日常生活中，人们一方面想在家中养些花花草草，让他们在白天能够吸收二氧化碳清新室内空气的同时净化有毒气体； 另一方面因为工作太忙或者经常出差，没空浇水导致花草长势不好甚至枯死，又影响了室内的装饰效果。





本项目设计者为李明正、高原、赵雳欧。

因此，设计一种能实时监测多盆花的土壤温湿度，实现智能浇水的智能花盆，让花卉在人们无暇顾及时也能得到及时的照顾。
5.2创意描述
相比于普通的花盆，首先，它可以通过按键输入阈值(即所养花卉的适宜湿度)，通过实时监控土壤湿度并与阈值作比较来决定是否开启自动浇水以及浇水量； 其次，通过一个程序完成同时控制多个花盆的功能，使养花更方便、更智能。
它的创新点有： 按键输入阈值，方便快捷； 实时监控土壤湿度，浇水量准确，节约水资源，避免过量浇水对花卉的伤害； 同时控制多个花盆，对多个花卉的生长状况一目了然，掌控更方便。
5.3功能及总体设计
本作品主要分为三个部分进行设计： 按键模块、浇水系统以及LCD显示模块。按键部分的主要功能是可以选择花盆手动设置阈值； 浇水系统由水泵、水箱、自制“喷头”、继电器以及电源构成，保证浇水随时待命； LCD显示模块可以在设置过程中显示下一步的选项，实时显示土壤湿度以及空气的温湿度。
5.3.1功能介绍
本项目的智能花盆可以通过手动按键分别设置多盆花卉的适宜土壤湿度，满足同时照顾多盆花卉的需要。通过每十秒对土壤连续十次的湿度采样取均值与阈值比较来判断花卉是否处于缺水状态，进而控制水泵抽水浇水，直至均值达到阈值时停止。同时LCD可以显示空气中的温湿度，也可以让主人根据花卉的生长条件进行相应的操作。
5.3.2总体设计
要实现上述功能，需要将作品分成三个部分来设计： 按键部分、浇水系统以及LCD显示部分。
1. 整体框架图
项目的整体框架，如图51所示。


图51项目整体框架图


其中，4×4按键板、LCD显示屏、DHT11温湿度传感器以及整个浇水系统都连接在Arduino板上，由MK227土壤温湿度传感器控制继电器常开端是否闭合，控制水泵是否工作。
2. 系统流程图
系统流程如图52所示。

目录
前言Ⅰ

第1章Arduino项目设计基础

1.1开源硬件概述

1.2Arduino开源硬件

1.2.1Arduino开发板

1.2.2Arduino扩展板

1.3Arduino软件开发平台

1.3.1Arduino平台特点

1.3.2Arduino IDE的安装

1.3.3Arduino IDE的使用

1.4Arduino编程语言

1.4.1Arduino编程基础

1.4.2数字I/O口的操作函数

1.4.3模拟I/O口的操作函数

1.4.4高级I/O PulseIn(pin,state,timeout)

1.4.5时间函数

1.4.6中断函数

1.4.7串口通信函数

1.4.8Arduino的库函数

1.5Arduino硬件设计平台

1.5.1Fritzing软件简介

1.5.2Fritzing使用方法

1.5.3Arduino电路设计

1.5.4Arduino样例与编程

第2章变声器

2.1项目背景

2.2创新描述

2.3功能及总体设计

2.3.1功能介绍

2.3.2总体设计

2.3.3模块介绍

2.4产品展示

2.5故障及问题分析

2.6元器件清单

第3章自动浇花机

3.1项目背景

3.2创意描述

3.3功能及总体设计

3.3.1功能介绍

3.3.2总体设计

3.3.3模块介绍

3.4产品展示

3.5故障及问题分析

3.6元器件清单

第4章移动花盆

4.1项目背景

4.2创意描述

4.3功能及总体设计

4.3.1功能介绍

4.3.2总体设计

4.3.3模块介绍

4.4产品展示

4.5故障及问题分析

4.6元器件清单

第5章智能花盆

5.1项目背景

5.2创意描述

5.3功能及总体设计

5.3.1功能介绍

5.3.2总体设计

5.3.3模块介绍

5.4产品展示

5.5故障及问题分析

5.6元器件清单

第6章植物精灵

6.1项目背景

6.2创意描述

6.3功能及总体设计

6.3.1功能介绍

6.3.2总体设计

6.3.3模块介绍

6.4产品展示

6.5故障及问题分析

6.6元器件清单

第7章测温加热杯

7.1项目背景

7.2创意描述

7.3功能及总体设计

7.3.1功能介绍

7.3.2总体设计

7.3.3模块介绍

7.4产品展示

7.5故障及问题分析

7.6元器件清单

第8章Audio Visualizer

8.1项目背景

8.2创意描述

8.3功能及总体设计

8.3.1功能介绍

8.3.2总体设计

8.3.3模块介绍

8.4产品展示

8.5故障及问题分析

8.6元器件清单

第9章温湿度环境监测仪

9.1项目背景

9.2创意描述

9.3功能及总体设计

9.3.1功能介绍

9.3.2总体设计

9.3.3模块介绍

9.4产品展示

9.5故障及问题分析

9.6元器件清单

第10章基于体表温度的自动调速风扇

10.1项目背景

10.2创意描述

10.3功能及总体设计

10.3.1功能介绍

10.3.2总体设计

10.3.3模块介绍

10.4产品展示

10.5故障及问题分析

10.6元器件清单

第11章多功能加湿器

11.1项目背景

11.2创意描述

11.3功能及总体设计

11.3.1功能介绍

11.3.2总体设计

11.3.3模块介绍

11.4产品展示

11.5故障及问题分析

11.6元器件清单

第12章基于语音芯片的MP3

12.1项目背景

12.2创意描述

12.3功能及总体设计

12.3.1功能介绍

12.3.2总体设计

12.3.3模块介绍

12.4产品展示

12.5故障及问题分析

12.6元器件清单

第13章Virtual Drum Kit（虚拟架子鼓）

13.1项目背景

13.2创意描述

13.3功能及总体设计

13.3.1功能介绍

13.3.2总体设计

13.3.3模块介绍

13.4产品展示

13.5故障及问题分析

13.6元器件清单

第14章智能实物架子鼓

14.1项目背景

14.2创意描述

14.3功能及总体设计

14.3.1功能介绍

14.3.2总体设计

14.3.3模块介绍

14.4产品展示

14.5故障及问题分析

14.6元器件清单

第15章音乐心情助手

15.1项目背景

15.2创意描述

15.3功能及总体设计

15.3.1功能介绍

15.3.2总体设计

15.3.3模块介绍

15.4产品展示

15.5故障及问题分析

15.6元器件清单

第16章基于计算机的模拟架子鼓

16.1项目背景

16.2创意描述

16.3功能及总体设计

16.3.1功能介绍

16.3.2总体设计

16.3.3模块介绍

16.4产品展示

16.5故障及问题分析

16.6元器件清单

第17章The Beats音乐游戏

17.1项目背景

17.2创意描述

17.3功能及总体设计

17.3.1功能介绍

17.3.2总体设计

17.3.3模块介绍

17.4产品展示

17.5故障及问题分析

17.6元器件清单

第18章音乐灯

18.1项目背景

18.2创意描述

18.3功能及总体设计

18.3.1功能介绍

18.3.2总体设计

18.3.3模块介绍

18.4产品展示

18.5故障及问题分析

18.6元器件清单

第19章智能门禁刷卡系统

19.1项目背景

19.2创意描述

19.3功能及总体设计

19.3.1功能介绍

19.3.2总体设计

19.3.3模块介绍

19.4产品展示

19.5故障及问题分析

19.6元器件清单

第20章高温预警模拟

20.1项目背景

20.2创意描述

20.3功能及总体设计

20.3.1功能介绍

20.3.2总体设计

20.3.3模块介绍

20.4产品展示

20.5故障及问题分析

20.6元器件清单

参考文献