内容简介

《Scratch CS+Arduino经典教程从入门到精通》是作者结合长期的课程教学和实践经验编写而成的。在编写过程中，注重降低理论难度，增加实践环节，采用以案例带动理论教学的创新写作模式，用开发案例贯穿全书。

读者可以没有编程基础，也可以不会使用键盘，构成程序的命令和参数通过积木形状模块来实现，用鼠标拖动模块到脚本区即可。Scratch CS又充分结合Arduino功能增加了丰富的硬件积木编程模块(例如获取环境温度、房间光强，控制灯光闪烁、电机旋转、机器人动作等)，读者可以简单地通过这些模块开发出更具创意趣味和实用价值的系统，尽情发挥自己的创意。本书期望帮助读者更灵活地掌握和使用Scratch技术制作出完全属于自己的个性化作品。

《Scratch CS+Arduino经典教程从入门到精通》的案例在编排时适当体现了梯度和层次，有一个循序渐进的过程，便于学生逐步掌握测控板各种传感器的用法。

 

前    言

　　Scratch由美国麻省理工学院Mitchel Resnich博士和他的终身幼儿园研究组共同完成。当前，Scratch 受到世界各地教育者、爱好者的关注和热爱，适用于8岁以上儿童，在《小学信息技术》教材中有专门的学习内容，属于教师需要教孩子们学习的内容。Scratch CS可以用来创造互动式故事、动画、游戏、音乐和艺术。在使用Scratch进行创作的过程中，学生可以具备逻辑分析、创意思考、流程控制、问题解决、合作学习的能力。Scratch CS能与硬件进行交互，可以将晦涩难懂的程序编码转化成可爱的图形及卡通形象，尤其有利于青少年的编程学习和创新。

　　Scratch CS这款软件的特点是使用图形化的程序积木进行“堆砌”与“镶嵌”，让读者可以发挥创意来设计互动式故事、动画或小游戏，并可以上传到网络与他人分享。

　　Arduino是一个基于开放源码的软硬件平台，并且具有简单、易理解的开发语言和开发环境，可以快速做出有趣的东西，是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具。Arduino可以用来开发交互产品，比如可以读取大量的开关和传感器信号，并且可以控制各式各样的电灯、电机和其他物理设备。Arduino 项目可以是单独的，也可以与电脑的动画进行同步运行。

　　从应用类型的角度，本书分为互动游戏、数字故事和创新应用三大类。本书的主要目的是在详细介绍Scratch CS(Scratch增强版)软件和Arduino智能硬件所有功能的基础上，通过案例式教学的方式使学生了解如何设计和完成相应的功能。

　　本书共18章，具体内容如下。

　　第1章  Scratch CS与喵星机器人套装，介绍了喵星机器人套装的特性。

　　第2章  夜空中的飞行指示灯，学习LED模块的引脚连接方式，以及如何通过计算机编程来控制LED灯模块的亮与灭。

　　第3章  可爱的萤火虫，学习控制LED灯由灭的状态慢慢变亮，然后由亮的状态慢慢变暗的过程。

　　第4章  动画中的幸运大转盘，学习通过红色按钮与绿色按钮控制幸运大转盘的转与停。

　　第5章  智能家居灯光控制系统，学习智能家居中夜幕降临时灯光自动打开、窗帘自动关闭，天亮了窗帘自动开启的功能。

　　第6章  大风车转转转，学习通过红色按钮与绿色按钮控制幸运大转盘的转与停。

　　第7章  泡泡满天飞，学习通过计算机动画来设计吹泡泡游戏。

　　第8章  神奇的电子乐器，学习通过计算机键盘、水果或者橡皮泥来设计制作一个不一样的钢琴乐器。

　　第9章  家居中的智能风扇，学习通过旋钮模块来控制高速风扇模块的转动速度。

　　第10章  “超级玛丽”游戏，通过这个案例来学习按键检测命令，实现控制角色进行左右移动、向上跳跃等操作。

　　第11章  梦幻泡泡机，学习舵机和高速风扇模块的使用方法。通过编写程序实现当泡泡杆向上移动时，高速风扇自动转动；当泡泡杆下移时，高速风扇停止转动。

　　第12章  幸运大转盘，学习掌握360°舵机的控制方式，了解如何通过计算机编程来控制360°舵机的正转与反转，并且掌握如何控制360°舵机的速度。

　　第13章  红外遥控器下的智慧，学习用红外遥控器控制风扇的转与停并且控制孙悟空进行72变。当按下红外遥控器的红色按钮时，风扇开始转动；当按下绿色按钮时，风扇停止转动。

　　第14章  智能车库，学习实现当车位没有车时，显示绿灯，提示该地方有车位，而有车辆存在时显示红灯，并且还会有停车预警装置，提示停车时要停靠在适当的位置。

　　第15章  奔跑吧！机器人，学习如何通过计算机编程控制机器人实现不同的运动，通过实现机器人前进2s、后退2s的功能，了解电机控制模块的使用原理和使用方法。

　　第16章  避障机器人，学习如何获取超声波模块的值，如何通过红外避障模块实现机器人自动躲避障碍物。

　　第17章  红外遥控灭火机器人，学习如何获取红外遥控器的键值，如何通过编写程序实现红外遥控器控制机器人进行灭火。

　　第18章  导盲机器人，学习如何通过计算机编程检测物体的灰度值，如何通过两个灰度传感器实现机器人的巡线功能。

　　本书可以作为零编程基础的青少年学习Scratch CS与Arduino的自学用书，父母用于辅导孩子加强和提升在校所学的Scratch CS和Arduino等知识的辅导用书，以及Scratch CS与Arduino智能硬件培训机构的培训教材。

　　本书由龚正伟统筹，赵文栋、马志洪主编，编委会成员有秦明凯、郭佳乐、王阳、赵畅、吴俊哲、夏琪、曲博学、边策、高金鹏、王雪梅、冉美玲、刘杰平、白丰一、王建峰、王红伟、徐克彬等。

　　为方便读者创作，我们将提供本书用到的大部分素材和范例文件包，里面包含每个案例所用的素材和示例作品的源文件。

　　

　　　

　　编  者    

　　

 

目    录

 

第1章  Scratch CS与喵星机器人套装 1

1.1  认识喵星机器人套装 1

1.2  喵星机器人的硬件组成 2

1.3  下载并安装Scratch CS与Arduino IDE 3

1.3.1  下载安装Scratch CS软件 3

1.3.2  驱动安装 4

1.3.3  安装并认识Arduino IDE 4

1.4  喵星机器人的运行软件 5

1.4.1  图形化编程软件Scratch CS 5

1.4.2  Scratch CS程序界面 6

1.4.3  喵星机器人套装的特性 7

1.5  Arduino程序离线下载到硬件中 8

第2章  夜空中的飞行指示灯 10

2.1  知识准备 11

2.1.1  认识硬件 11

2.1.2  软件功能模块学习 12

2.2  创意搭建 13

2.2.1  搭建前的准备 14

2.2.2  搭建步骤图示 14

2.3  开启编程之旅 16

2.3.1  软硬件连接 16

2.3.2  编写程序 17

2.4  知识拓展 20

2.4.1  关于飞行指示灯 20

2.4.2  试着改写程序 21

第3章  可爱的萤火虫 22

3.1  知识准备 23

3.1.1  认识硬件 23

3.1.2  软件功能模块学习 23

3.2  开启编程之旅 25

3.2.1  软硬件连接 26

3.2.2  编写程序 27

3.3  知识拓展 28

会变化的小猫 28

第4章  动画中的幸运大转盘 30

4.1  知识准备 31

4.1.1  认识硬件 31

4.1.2  软件功能模块学习 32

4.2  开启编程之旅 32

4.2.1  软硬件连接 32

4.2.2  编写程序 33

4.3  知识拓展 39

电脑按键控制幸运大转盘的运动 39

第5章  智能家居灯光控制系统 40

5.1  知识准备 41

5.1.1  认识硬件 41

5.1.2  软件功能模块学习 42

5.2  创意搭建 43

5.2.1  搭建前的准备 44

5.2.2  搭建步骤图示 44

5.3  开启编程之旅 48

5.3.1  软硬件连接 48

5.3.2  编写程序 49

5.4  知识拓展 53

设计一个感光LED灯 53

第6章  大风车转转转 55

6.1  知识准备 56

6.1.1  认识硬件 56

6.1.2  软件功能模块学习 57

6.2  创意搭建 58

6.2.1  搭建前的准备 59

6.2.2  搭建步骤图示 59

6.3  开启编程之旅 61

6.3.1  软硬件连接 62

6.3.2  编写程序 62

6.4  知识拓展 68

6.4.1  如何用取余运算实现高速风扇的转与停 68

6.4.2  关于程序的编写 68

第7章  泡泡满天飞 69

7.1  知识准备 70

7.1.1  认识硬件 70

7.1.2  软件功能模块学习 71

7.2  开启编程之旅 73

7.2.1  软硬件连接 73

7.2.2  编写程序 74

7.3  知识拓展 78

第8章  神奇的电子乐器 80

8.1  知识准备 81

8.1.1  认识硬件 81

8.1.2  软件功能模块学习 81

8.2  搭建水果乐器 83

8.2.1  设计制作前的准备 83

8.2.2  操作步骤图示 84

8.3  开启编程之旅 84

8.3.1  软硬件连接 85

8.3.2  编写程序 85

8.4  知识拓展 89

8.4.1  电子钢琴新的设计方法 89

8.4.2  多个程序同时运行 90

第9章  家居中的智能风扇 91

9.1  知识准备 92

9.1.1  认识硬件 92

9.1.2  软件功能模块学习 93

9.2  创意搭建 94

9.2.1  搭建前的准备 94

9.2.2  搭建步骤图示 95

9.3  开启编程之旅 97

9.3.1  软硬件连接 97

9.3.2  编写程序 97

9.4  知识拓展 100

旋钮控制大风车转动 100

第10章  “超级玛丽”游戏 102

10.1  知识准备 103

10.1.1  认识硬件 103

10.1.2  软件功能模块学习 104

10.2  创意搭建 106

10.2.1  搭建前的准备 106

10.2.2  搭建步骤图示 107

10.3  开启编程之旅 108

10.3.1  软硬件连接 108

10.3.2  编写程序 109

10.4  知识拓展 119

第11章  梦幻泡泡机 120

11.1  知识准备 121

11.1.1  认识硬件 121

11.1.2  软件功能模块学习 123

11.2  创意搭建 123

11.2.1  搭建前的准备 124

11.2.2  搭建步骤图示 124

11.3  开启编程之旅 126

11.3.1  软硬件连接 126

11.3.2  编写程序 127

11.4  知识拓展 130

泡泡机转转转 130

第12章  幸运大转盘 131

12.1  知识准备 132

12.1.1  认识硬件 132

12.1.2  软件功能模块学习 133

12.2  创意搭建 134

12.2.1  搭建前的准备 134

12.2.2  搭建步骤图示 135

12.3  开启编程之旅 138

12.3.1  软硬件连接 138

12.3.2  编写程序 139

12.4  知识拓展 141

互动幸运大转盘 141

第13章  红外遥控器下的智慧 144

13.1  知识准备 145

13.1.1  认识硬件 145

13.1.2  软件功能模块学习 146

13.2  开启编程之旅 147

13.2.1  软硬件连接 147

13.2.2  编写程序 148

13.3  知识拓展 152

红外遥控器下的电子钢琴 152

第14章  智能车库 154

14.1  知识准备 155

14.1.1  认识硬件 155

14.1.2  软件功能模块学习 157

14.2  创意搭建 159

14.2.1  搭建前的准备 159

14.2.2  搭建步骤图示 159

14.3  开启编程之旅 163

14.3.1  软硬件连接 163

14.3.2  编写程序 164

14.4  知识拓展 166

蜂鸣器乐器 166

第15章  奔跑吧！机器人 167

15.1  知识准备 168

15.1.1  机器人的组装 168

15.1.2  软件功能模块学习 170

15.2  开启编程之旅 171

15.2.1  软硬件连接 171

15.2.2  编写程序 172

15.3  知识拓展 174

控制机器人前进、后退、左转、右转、暂停运动程序的实现 174

第16章  避障机器人 176

16.1  知识准备 177

16.1.1  认识硬件 177

16.1.2  软件功能模块学习 178

16.2  创意搭建 178

16.2.1  搭建前的准备 179

16.2.2  搭建步骤图示 179

16.3  开启编程之旅 181

16.3.1  软硬件连接 181

16.3.2  编写程序 182

16.4  知识拓展 187

跟人的机器人 187

第17章  红外遥控灭火机器人 189

17.1  知识准备 190

17.1.1  认识硬件 190

17.1.2  软件功能模块学习 191

17.2  创意搭建 191

17.2.1  搭建前的准备 191

17.2.2  搭建步骤图示 192

17.3  开启编程之旅 193

17.3.1  软硬件连接 193

17.3.2  编写程序 194

17.4  知识拓展 199

红外遥控高速风扇变速 199

第18章  导盲机器人 201

18.1  知识准备 202

18.1.1  认识硬件 202

18.1.2  软件功能模块学习 203

18.2  开启编程之旅 205

18.2.1  软硬件连接 205

18.2.2  编写程序 205

18.3  知识拓展 208

18.3.1  巡线机器人的高级用法分析 208

18.3.2  高级巡线法程序的编写 209

参考文献 211