Arduino自造者世界：探索電子、編程、人機互動的技術和樂趣

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Arduino自造者世界：探索電子、編程、人機互動的技術和樂趣
作者：Jeremy Blum ／譯者：莊啟晃、黃藤毅、莊雯琇、林可凡　
出版社：碁峰資訊
出版日期：2014-10-22
語言：繁體書

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電子

電子是一種帶有負電的次原子粒子，通常標記為 e − {\displaystyle e^{-}\,\!} 。電子是第一代輕子，以重力、電磁力和弱核力與其它粒子交互作用。輕子是構成物質的基本粒子之一，無法被分解為更小的粒子。電子帶有1/2自旋，是一種費米子，根據包立不相容原理，任何兩個電子都不能處於同樣的量子態。電子的反粒子是正子，其質量、自旋、帶電量大小都與電子相同，但是電量正負性與電子相反。電子與正子會因碰撞而互相湮滅，並在這過程中，生成一對以上的光子。

由電子與中子、質子所組成的原子，是物質的基本單位。相對於中子和質子所組成的原子核，電子的質量顯得極小。質子的質量大約是電子質量的1836倍。當原子的電子數與質子數不等時，則該原子會帶電；稱該帶電原子為離子。帶正電的離子叫陽離子，其電子數小於質子數；帶負電的離子叫陰離子，其電子數大於質子數。若物體的電子數不等於質子數，導致正負電量不平衡時，則稱該物體帶靜電。當正負電量平衡時，稱物體的電性為電中性。靜電在日常生活中有很多用途，例如，靜電油漆系統能夠將瓷漆或聚氨酯漆，均勻地噴灑於物品表面。

電子與質子之間的庫侖力能促使電子被束縛於原子內部，因此為束縛電子。兩個以上的原子，會交換或分享它們的束縛電子，這是化學鍵的主要成因。當電子不再被束縛於原子內部，而能夠自由移動於原子以外的空間時，則稱此電子為自由電子。多個自由電子共同移動所產生的淨流動現象稱為電流。在許多物理現象裏，像電傳導、磁性或熱傳導，電子都扮演了重要角色。移動的電子會產生磁場，也會被外磁場偏轉。呈加速度運動的電子會產生電磁輻射。

根據大霹靂理論，宇宙現存的電子大部份都是生成於大霹靂事件。但也有一小部份是因為放射性物質的β衰變或高能量碰撞而生成的。例如，當宇宙線進入大氣層時遇到的碰撞。在另一方面，許多電子會因為與正子相碰撞而互相湮滅，或者，會在恆星內部製造新原子核的恆星核合成過程中被吸收。

在實驗室裏，像四極離子阱一類的精密尖端儀器，可以長時間束縛電子，以供觀察和測量。大型托卡馬克設施，像國際熱核融合實驗反應爐，利用磁場來約束住高熱電漿中的電子和離子，藉以實現受控核融合。無線電望遠鏡可以用來偵測外太空的電子電漿。

電子被廣泛應用於電子束焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、放射線治療、雷射和粒子加速器等領域。
維基百科

圖書名稱：Arduino自造者世界：探索電子、編程、人機互動的技術和樂趣

“Jeremy以易於理解的寫作風格及深入淺出的內容說明，不僅可以讓Arduino初學者打下紮實的基礎知識，也可以讓硬體方面的製作老手能夠輕鬆在友善的環境下試試身手，實際連接裝置進行實驗。“
- Chris Gammell，Amp Hour 播客的主持人之一

Arduino能帶你到任何地方，這本書就是它的探索藍圖

本書提供如何使用現今最流行的微控制器來製作酷炫、實用，兼具藝術性和教育性的實驗項目。透過電機工程、程式編寫和人機互動的實作，這本書將引導你完成特定並愈漸複雜的實驗項目，一旦你掌握了這些實驗的精髓，還可以應用於你自己的實驗項目裡。你將獲得寶貴的技術，並從中享受樂趣。

‧探索幾種常用Arduino電路板的功能
‧使用Arduino控制非常簡單的任務或複雜的電子裝置
‧學習系統設計，程式編寫和電機工程的原理
‧探索可以應用到你原來實驗項目的程式碼片段，最佳練習內容以及系統電路圖
‧可以應用在其他領域的工程實驗及不同平台的專業技術培養

支援網站：www.exploringarduino.com 可查詢相關電路圖、教學影片以及程式碼下載

Jeremy Blum 以他一系列YouTube的教學影片而著名，該影片教導全世界數以百萬計的人有關工程的概念。他製作了一系列以微控制器為基礎的系統，其中包括太陽能追蹤器、義肢、懸臂式機器人、特雷門琴(Theremins)、視覺型和手套型手勢控制器等等應用

作者簡介：

Jeremy Blum

Jeremy Blum 前不久得到美國康乃爾(Cornell University)的電機和電腦工程碩士學位，稍早也得到同一領域的學士學位。透過他建立的Cornell University永續設計團隊，負責監督幾個在世界各地及在國內設計和建造永續建築物的案例，這是一個國家認證永續發展的設計機構，特別得到美國和世界綠色建築委員會首席執行官的讚譽。本著這種精神，Jeremy延伸了他對電機工程的熱情來設計太陽能居家能源監控系統，革命性的發展光纖LED照明系統，並且發展智慧型太陽能光電板。他還負責協助啟動與這類型企業合作的空間，每年間接協助開發了幾十個學生創業團體(包括一些他自己的創作)。

Jeremy設計的人體義肢控制方法，手勢識別系統和大樓自動化系統屢獲殊榮，包括許多其他的發明。他設計了MakerBot Replicator 3D列印機的電子控制系統(該系統被世界各地的人們及團體所採用，如美國航空暨太空總署)，以及MakerBot數位化3D掃描儀的電子原型與韌體的開發。身為著名的Creative Machines Lab的研究員之一，他參與了創造能夠自己組裝的機器人、自我學習的四肢機器人及重新定義個人製造的3D列印機的製作。他也將該項研究成果刊登在同儕評審的期刊和會議上，影響所及最遠到達印度。

Jeremy製作的YouTube影片推出後已經讓數百萬人接觸到工程開發的奧妙，該影片已是網際網路最流行的Arduino的教學課程之一。他在國際開源社群和“自造者”社群的知名度頗高，所發展的開源硬體項目和教學課程被Discovery探索頻道特別報導過，還贏得了多個獎項和駭客比賽的殊榮。被美國電氣電子工程師學會選定為2012年度的電子工程師的新人代表。

他透過自己的公司Blum Idea Labs, LLC提供工程諮詢服務，在紐約的學校教授青年學生有關工程和永續經營概念的課程。Jeremy最熱衷的事情是透過創意的工程解決方案來改善人們和我們自己世界的生活條件。

你可以透過他的網站：www.jeremyblum.com了解更多有關Jeremy本人及他的作品。

作者序

你選這本書的時機真是恰到好處。因為我經常喜歡說“我們正生活在未來的世界裡”。用今天提供給你的工具，可以在本書中學到它的使用方法，你將有機會發揮想像力盡情探討整個實體的世界。近年來，一直未能有人可以在短時間內輕鬆掌握微控制器。你可能已經心裡有譜，微控制器是一個提供編寫程式的平台，讓你可以用看似相對簡單的命令，來定義一個結合機械、電子和軟體的複雜的作業系統。它的組合方式是無止盡的，當你探索電子、編程與人機互動的世界、藝術、控制系統等方面的應用時，Arduino微控制器平台將成為你的新寵。本書的學習過程中，你...

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第一部分 Arduino 的基礎工程技術
第 1 章用 Arduino 進行第一個基本設定的實驗
第 2 章數位輸入、輸出和脈衝寬度調節（PWM）
第 3 章讀取類比感測器訊號

第二部分控制你的作業環境
第 4 章使用電晶體和驅動馬達
第 5 章音效的製作
第 6 章 USB 和串列埠通訊
第 7 章移位寄存器

第三部分通訊介面
第 8 章認識 I²C 匯流排
第 9 章認識 SPI 匯流排
第 10 章與液晶顯示器（LCD）的連接
第 11 章用XBee 無線模組的通訊功能

第四部分進階主題與實驗項目
第 12 章硬體和定時器的中斷...

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