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第1章 数字化探究实验介绍1

1.1 数字化探究实验的概念及特点1

1.1.1 可视化的实验过程1

1.1.2 重点化的实验设计1

1.1.3 智能化的数据采集2

1.1.4 智能化的数据处理3

1.2 数字化探究实验的基本组成3

1.2.1 传感器3

1.2.2 数据采集器7

1.2.3 数据采集与处理软件8

第2章 Arduino基础11

2.1 Arduino是什么11

2.1.1 Arduino控制器系列12

2.1.2 Arduino Uno控制器15

2.2 搭建Arduino开发平台18

2.2.1 软件与安装驱动18

2.2.2 Arduino IDE的使用22

2.2.3 第一个项目——Blink23

2.2.4 Arduino程序框架26

2.3 数字量输入/输出27

2.3.1 数字量I/O的函数库27

2.3.2 实验：百变流水灯28

2.3.3 实验：“听话”的灯30

2.4 模拟量输入/输出31

2.4.1 模拟量I/O的函数库31

2.4.2 实验：会呼吸的灯33

2.4.3 实验：调光LED灯34

2.5 串行通信35

2.5.1 串口函数库35

2.5.2 实验：回音壁38

2.5.3 实验：串口电压表39

2.6 时间函数40

2.6.1 时间函数库40

2.6.2 实验：查看系统已运行的时间40

第3章 温度的测量与实验42

3.1 热敏电阻测量温度42

3.1.1 热敏电阻介绍42

3.1.2 硬件连接43

3.1.3 软件编写43

3.1.4 代码解读44

3.1.5 进阶阅读44

3.2 LM35测量温度45

3.2.1 LM35介绍45

3.2.2 硬件连接45

3.2.3 软件编写46

3.2.4 代码解读46

3.2.5 实验与演示47

3.3 DS18B20多路温度测量48

3.3.1 DS18B20介绍48

3.3.2 硬件连接49

3.3.3 软件编写50

3.3.4 代码解读54

3.3.5 实验与演示54

3.3.6 进阶阅读55

3.4 热电偶高温测量56

3.4.1 热电偶介绍56

3.4.2 硬件连接58

3.4.3 软件编写58

3.4.4 代码解读59

3.4.5 实验与演示59

3.4.6 进阶阅读60

3.5 拓展项目：基于ZigBee与Arduino的无线温度测量装置60

3.5.1 IDE的设置61

3.5.2 温度测量部分62

3.5.3 时钟和显示部分63

3.5.4 时钟校准部分65

3.5.5 实验演示66

3.6 本章小结67

第4章 电量的测量与实验69

4.1 直流电测量69

4.1.1 直流电压测量69

4.1.2 直流电流测量70

4.2 交流电测量74

4.2.1 交流电压测量74

4.2.2 交流电流测量76

4.2.3 交流电频率测量78

第5章 力与质量的测量与实验82

5.1 称重原理与信号采集83

5.1.1 应变式称重传感器介绍83

5.1.2 利用HX711与Arduino实现力的测量86

5.1.3 液晶显示功能92

5.2 采集高速信号94

5.2.1 USB-6009采集卡95

5.2.2 硬件连接96

5.2.3 软件编写96

5.2.4 进阶阅读（传感器标定与校准）100

第6章 运动的测量与实验102

6.1 测量距离102

6.1.1 超声波测距102

6.1.2 具有温度补偿的超声波测距仪107

6.1.3 红外线测距110

6.2 转速测量及其实现114

6.2.1 测量转速的方法114

6.2.2 精确定时的实现115

6.2.3 转速测量程序设计117

6.2.4 验证频率测量的准确性118

6.3 拓展项目：基于Arduino与LabVIEW的直流电机转速控制系统120

6.3.1 搭建测量转速的平台121

6.3.2 转速的比例控制124

6.3.3 比例参数的整定及采样时间设置130

第7章 生化环境类实验135

7.1 心率测量135

7.1.1 心率基本知识介绍135

7.1.2 基于USB-6009的数据采集器138

7.1.3 基于Arduino控制器的数据采集器146

7.1.4 总结154

7.2 简易空气检测装置154

7.2.1 传感器介绍155

7.2.2 硬件连接156

7.2.3 软件编程157

7.2.4 实验与演示158

参考文献160