第1章 ESP32 單片機與程式設計軟體入門 1
1.1 概述 1
1.1.1 ESP32 晶片、模組與開發板 1
1.1.2 晶片型號含義 1
1.1.3 主要特 2
1.1.4 應用領域 2
1.2 ESP32 單片機開發板介紹 3
1.2.1 開發板的組成 3
1.2.2 開發板的電路及說明 3
1.2.3 ESP32 模組的引腳功能 5
1.3 單片機程式設計軟體的獲取、安裝與使用 6
1.3.1 Thonny 軟體的獲取與安裝 7
1.3.2 程式檔的創建與保存 9
1.3.3 軟體的設置 10
1.4 單片機閃爍點亮LED 的開發實例 11
1.4.1 單片機閃爍點亮LED 的電路 11
1.4.2 編寫閃爍點亮LED 的程式 11
1.4.3 USB-TTL 下載器與驅動程式的安裝 12
1.4.4 用USB-TTL 下載器連接電腦與單片機 14
1.4.5 選擇通訊連接埠與查看單片機中的程式 15
1.4.6 程式的線上運行與下載 16
1.5 單片機固件包的獲取與燒錄 17
1.5.1 從下載固件包到電腦 18
1.5.2 燒錄固件包到單片機 18
第2 章 Python 語言入門 21
2.1 Python 語言基礎 22
2.1.1 注釋與代碼縮進 22
2.1.2 關鍵字與識別字 23
2.1.3 變數和資料類型 23
2.1.4 運算子 26
2.2 序列、清單、元組、字典和集合 29
2.2.1 序列 29
2.2.2 列表(list) 31
2.2.3 元組(tuple) 36
2.2.4 字典(dict) 38
2.2.5 集合(set) 40
2.3 控制語句 43
2.3.1 if else 語句(選擇控制) 43
2.3.2 while 語句(迴圈控制) 46
2.3.3 for 語句(迴圈控制) 47
2.3.4 break 語句與continue 語句 49
2.4 函數 50
2.4.1 定義函數(創建函數) 50
2.4.2 函數的調用 51
2.4.3 函數的嵌套 51
2.4.4 lambda 運算式(匿名函數) 51
2.4.5 全域變數與區域變數 52
2.4.6 函數的參數 53
2.4.7 print 函數介紹 54
2.5 類與對象 55
2.5.1 類的定義格式 56
2.5.2 創建僅含類屬的類與類的產生實體 56
2.5.3 創建含類屬和類方法的類與類的產生實體 56
2.5.4 創建類時使用_ _init_ _ 函數傳送屬值 57
2.5.5 類變數與執行個體變數的訪問 57
2.5.6 類屬與方法的禁止訪問 58
2.5.7 父類與子類的使用 59
2.6 模組與包 60
2.6.1 模組的兩種導入方式 60
2.6.2 創建模組並導入使用 60
2.6.3 查看模組的資訊 61
2.6.4 math 數學函數模組介紹 62
2.6.5 包的創建與使用 63
第3 章 LED、數碼管和RGB 全彩燈電路及程式設計實例 66
3.1 LED 電路及程式設計實例 66
3.1.1 LED(發光二極體) 介紹 66
3.1.2 單片機連接8 個LED 的電路 68
3.1.3 點亮一個LED 的程式及說明 68
3.1.4 Pin(引腳) 類及內建函式說明 69
3.1.5 閃爍點亮一個LED 的程式及說明 71
3.1.6 time(時間) 模組內建函式說明 71
3.1.7 LED 流水燈程式及說明 75
3.2 LED 數碼管電路及程式設計實例 75
3.2.1 一位LED 數碼管 75
3.2.2 多位LED 數碼管 78
3.2.3 單片機使用TM1637 晶片驅動4 位元LED 數碼管的電路 79
3.2.4 TM1637 模組的類與函數說明 81
3.2.5 4 位LED 數碼管實現秒計時的程式及說明 82
3.3 全彩LED 燈的電路及程式設計實例 83
3.3.1 WS2812B 型全彩LED 燈介紹 83
3.3.2 單片機連接5 個WS2812B 型全彩LED 燈的電路 84
3.3.3 三基色混色法與顏色的R、G、B 數值 84
3.3.4 NeoPixel 類及方法說明 86
3.3.5 RGB 全彩LED 燈的程式及說明 87
第4 章 按按按按鍵輸入與蜂鳴器、繼電器電路及程式設計實例 89
4.1 按鍵輸入電路及程式設計實例 89
4.1.1 按鍵開關的抖動及解決方法 89
4.1.2 4 個按鍵控制4 個LED 亮滅的單片機電路 90
4.1.3 4 個按鍵控制4 個LED 亮滅的程式及說明 91
4.2 蜂鳴器電路及程式設計實例 92
4.2.1 蜂鳴器介紹 92
4.2.2 單片機驅動蜂鳴器的電路 94
4.2.3 有源蜂鳴器和無源蜂鳴器發聲控制的程式及說明 94
4.3 繼電器電路及程式設計實例 96
4.3.1 繼電器介紹 96
4.3.2 單片機繼電器的電路 98
4.3.3 單片機控制繼電器電路的程式及說明 98
第5 章 直流電動機、步進電動機與舵機驅動電路及程式設計實例 100
5.1 直流電動機的驅動電路及程式設計實例 100
5.1.1 直流電動機介紹 100
5.1.2 單片機使用ULN2003 晶片驅動直流電動機的電路 102
5.1.3 按鍵控制直流電動機起停和定時運行的程式及說明 103
5.2 步進電動機的驅動電路及程式設計實例 103
5.2.1 步進電動機基本結構與工作原理 103
5.2.2 一種五線四相步進電動機介紹 107
5.2.3 按鍵控制單片機驅動步進電動機的電路 108
5.2.4 按鍵控制步進電動機轉向和加減速的程式及說明 108
5.3 舵機的電路及程式設計實例 110
5.3.1 舵機的外形、結構與工作原理 110
5.3.2 SG90 型舵機介紹 112
5.3.3 Servo 類與函數 112
5.3.4 按鍵控制單片機驅動舵機旋轉指定角度的電路 112
5.3.5 舵機自動和手動控制旋轉指定角度的程式及說明 113
第6 章 中斷、計時器與PWM 功能的使用及程式設計實例 115
6.1 中斷的使用及程式設計實例 115
6.1.1 中斷與中斷處理函數 115
6.1.2 按鍵中斷輸入控制LED 的電路 116
6.1.3 按鍵中斷輸入控制LED 的程式及說明 116
6.2 計時器的使用及程式設計實例 117
6.2.1 計時器的類與函數 117
6.2.2 計時器中斷方式控制LED 的電路 118
6.2.3 計時器中斷方式控制LED 的程式及說明 118
6.3 PWM(脈寬調製) 輸出功能的使用及程式設計實例 120
6.3.1 PWM 基本原理 120
6.3.2 PWM 的類與函數 121
6.3.3 PWM 輸出控制兩個LED 的電路 122
6.3.4 PWM 控制一個LED 呼吸燈和一個LED 快慢閃爍燈的程式及說明 123
第7 章 ADC 與聲/ 光/ 熱/ 火/ 雨/ 煙感測器的使用及程式設計實例 125
7.1 ADC(模數轉換器) 的使用及程式設計實例 125
7.1.1 ADC 的類與函數 125
7.1.2 單片機檢測輸入電壓並用4 位元數碼管顯示電壓值的電路 126
7.1.3 單片機檢測輸入電壓並用數碼管顯示電壓值的程式及說明 126
7.2 聲音感測器模組的使用與程式設計實例 129
7.2.1 聲音感測器模組介紹 129
7.2.2 單片機連接聲音感測器模組、LED 和4 位元數碼管的電路 131
7.2.3 聲音感測器模組檢測聲音、數碼管顯示音量值及控制LED 的程式及說明 131
7.3 光傳器模組的使用與程式設計實例 133
7.3.1 光傳器模組介紹 133
7.3.2 單片機連接光傳器模組、數碼管和LED 的電路 134
7.3.3 光傳器模組檢測光亮度、數碼管顯示亮度值及控制LED 的程式及說明 135
7.4 熱傳器模組的使用與程式設計實例 136
7.4.1 熱傳器模組介紹 136
7.4.2 單片機連接熱傳器模組、數碼管和蜂鳴器的電路 137
7.4.3 熱傳器檢測冷熱度、數碼管顯示冷熱度值及控制蜂鳴器的程式及說明 13...