Название: Здоровье, спорт и окружающая среда в проектах Arduino Автор: Яценков В. С. Издательство: СПб.: БХВ-Петербург Серия: Электроника Год издания: 2020 Страниц: 336 ISBN: 978-5-9775-4068-1 Формат: DjVu Язык: русский Размер: 98 Мб Качество: отличное
Описаны новые проекты на платформах Arduino и ESP32/8266 и увлекательные опыты по исследованию человеческого организма и окружающей среды с использованием самых современных и доступных сенсоров и модулей профессионального уровня. Каждый проект начинается с описания основ изучаемого явления и завершается опытами и заданиями для самостоятельной работы. Рассказано, как выбрать плату Arduino, создать домашнюю лабораторию, измерять частоту пульса и содержание кислорода в крови, проверять гальваническую реакцию кожи, снимать электрокардиограмму и регистрировать мышечные токи, контролировать чистоту окружающего воздуха и измерять интенсивность ультрафиолета в разных диапазонах, обрабатывать данные и работать с онлайновым сервисом визуализации Adafruit IO. Для широкого круга любителей электроники, школьников, студентов и преподавателей.
1.1. О чем расскажет эта книга? 1.2. Электрическая безопасность — это важно! 1.3. Обратная связь
ЧАСТЬ I. НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ПРОГРАММЫ
Глава 2. Платформы Arduino и ESP8266
2.1. Платы контроллеров Arduino 2.1.1. Arduino Nano 2.1.2. Arduino Mini 2.1.3. Arduino UnoR3 2.1.4. Arduino Mega 2560 R3 2.2. Однокристальная система ESP8266 2.2.1. Основные технические характеристики микросхемы ESP8266 2.2.2. Модули и платы ESP8266 2.2.3. Особенности эксплуатации ESP8266 2.3. Среда разработки Arduino IDE 2.3.1. Установка Arduino IDE Установка для ОС Windows Установка альтернативных версий IDE Установка для ОС Linux Установка для macOS 2.3.2. Установка библиотек Arduino Автоматическая установка библиотеки Установка библиотеки вручную 2.3.3. Установка расширения ESP8266 для Arduino IDE 2.3.4. Особенности программирования ESP8266 Порты и прерывания Организация задержек Поддержка интерфейсов I2С и SPI
Глава 3. Интерфейсы обмена данными
3.1. Согласование логических уровней 3.2. Последовательный интерфейс UART 3.2.1. Конвертер интерфейсов USB-UART 3.2.2. Встроенный класс Serial Проблемы и ошибки при работе с последовательным портом 3.2.3. Программные порты SoftwareSerial 3.2.4. Терминал последовательного порта Termite 3.3. Последовательная шина I2С 3.3.1. Библиотека Wire 3.4. Последовательная шина 1-Wire 3.4.1. Библиотека One Wire 3.5. Последовательный интерфейс SPI 3.5.1. Библиотека SPI 3.6. Подключение по Bluetooth 3.6.1. Модули Bluetooth НС-06 и НС-05 Если модуль не отвечает на команду AT Настройка модуля НС-05 3.6.2. Настройка подключения Bluetooth в Windows 10 Адаптер USB-Bluetooth Включение адаптера Bluetooth и добавление устройства 3.6.3. Утилита Bluetooth Serial Terminal
Глава 4. Подключение Arduino к сети Интернет
4.1. Подключение к проводной сети Ethernet 4.1.1. Модуль Ethernet ENC28J60 4.1.2. Шилд Ethernet для Arduino Uno и Arduino Mega 4.2. Беспроводное подключение по Wi-Fi 4.2.1. Подключение контроллера ESP8266 к сети Wi-Fi 4.2.2. Сетевой шилд Dragino Yun Питание шилда Dragino Yun Функции кнопки сброса Dragino Yun Добавление платы Dragino Yun в Arduino IDE Подключение шилда к компьютеру для настройки Определение типа базовой платы Загрузка скетча через сеть из Arduino IDE Подключение к Wi-Fi и вывод сообщений в консоль Linux
Глава 5. Визуализация данных
5.1. Построение графиков на компьютере 5.1.1. Встроенный плоттер Arduino IDE 5.1.2. Графопостроитель Serial Port Plotter 5.1.3. Графопостроитель FlexiPlot Дополнительные настройки рабочего окна графика Встроенный терминал Рисование столбчатых диаграмм Динамические диаграммы 5.1.4. Arduino плюс Excel — сбор и хранение данных Установка расширения на компьютер Запуск расширения Рабочее окно и органы управления Формат строки данных Arduino Команды настройки и передачи данных Специальные команды и управление Рабочая книга Excel Прочие команды Демонстрационный скетч PLX-DAQ 5.2. Онлайновая приборная панель Adafruit IO 5.2.1. Учетная запись и потоки данных Получение главного ключа Создание групп и потоков Настройка групп и потоков 5.2.2. Создание приборной панели 5.2.3. Установка библиотек 5.2.4. Подключение к сервису Adafruit IO по Wi-Fi 5.2.5. Подключение к сервису Adafruit IO по Ethernet 5.3. Дисплейные модули в проектах Arduino 5.3.1. Графические библиотеки Arduino Графическое ядро Adafruit GFX Система координат дисплея Цвет пиксела Графические примитивы Поворот экрана 5.3.2. Дисплейный модуль OLED 128x64 Подключение OLED-дисплея к плате Arduino Библиотека OLED-дисплея 5.3.3. Дисплейные модули TFT SPI 128х160 и 240x320 Подключение к плате Arduino дисплея TFT SPI 128x160 Назначение выводов дисплея TFT SPI 128x160 Пример кода с библиотекой Adafruit ST7735 Подключение к плате Arduino дисплея TFT SPI 240x320 Назначение выводов дисплея TFT SPI 240x320 Пример кода с библиотекой Adafruit ILI9341 5.3.4. Универсальный дисплейный шилд
ЧАСТЬ II. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
Глава 6. Аналоговый оптический пульсометр
6.1. Принцип действия оптического пульсометра 6.2. Погрешности измерения ЧСС оптическим методом 6.3. Простой оптический сенсор 6.4. Пульсометр с OLED-дисплеем 6.5. Пульсометр с цветным TFT-дисплеем 6.6. Задания для самостоятельной работы 6.7. Опыты с пульсометром 6.7.1. Опыт с наложением жгута 6.7.2. Опыт с реакцией капилляров на температуру 6.7.3. Опыт с частотой и глубиной дыхания (рефлекс Геринга) 6.7.4. Рефлекс Ортнера 6.7.5. Клиностатический рефлекс Даниелополу 6.7.6. Ортостатический рефлекс Превеля 6.7.7. Опыт с физической нагрузкой 6.8. Информация для любознательных
Глава 7. Шагомер на акселерометре ADXL335
7.1. Интегральный аналоговый акселерометр ADXL335 7.2. Подключение ADXL335 к плате Arduino Uno 7.3. Подключение шагомера к плоттеру FlexiPlot по Bluetooth 7.4. Простой шагомер с OLED-дисплеем 7.4.1. Определение средней длины шага 7.4.2. Определение расхода калорий 7.5. Задания для самостоятельной работы
Глава 8. Бесконтактное измерение температуры тела
8.1. Принцип действия и устройство инфракрасного пирометра 8.2. Подключение сенсора MLX90615 к плате Arduino 8.2.1. Проверка работоспособности сенсора 8.3. Особенности бесконтактного измерения температуры 8.4. Пирометр с OLED-дисплеем и настройкой КИ 8.5. Задания для самостоятельной работы
Глава 9. Измеритель интенсивности ультрафиолетового излучения
9.1. Диапазоны и свойства ультрафиолетового излучения 9.2. Устройство и принцип работы сенсора VEML6075 9.3. Индекс УФ-излучения 9.4. Измеритель интенсивности УФ-излучения с OLED-дисплеем 9.4.1. Задания для самостоятельной работы 9.5. Онлайн-мониторинг солнечной активности 9.6. Опыты с измерителем УФ-излучения 9.6.1. Опыт с измерением УФ-проницаемости оконных стекол 9.6.2. Опыте измерением УФ-проницаемости пластиков 9.6.3. Опыт с отражением УФ-излучения от песка и воды 9.6.4. Опыт с проверкой качества солнцезащитных очков 9.6.5. Опыт с проверкой качества солнцезащитных кремов
Глава 10. Измерение электрической активности кожи
10.1. Что такое электрическая активность кожи? 10.2. Модули измерителя ЭАК 10.3. Самодельные контакты сенсора ЭАК 10.4. Подключение модуля измерителя ЭАК к плате Arduino Uno R3 10.4.1. Электрическая безопасность — это важно! 10.4.2. Подключение к аналоговому порту Пример чтения графика ЭАК 10.4.3. Подключение к шине SPI Нужен ли TFT-дисплей для измерителя ЭАК? 10.5. Опыты с измерителем ЭАК 10.5.1. Опыт с глубоким дыханием 10.5.2. Опыт с мускульным напряжением 10.5.3. Опыт с воздействием температуры 10.5.4. Опыт с расположением электродов 10.5.5. Опыт с эффектом расслабления 10.5.6. Опыт с воздействием боли 10.5.7. Опыт с воздействием страха 10.5.8. Опыт с адаптацией и восстановлением 10.5.9. Опыт со словами и ассоциациями 10.5.10. Опыт с тревожным ожиданием 10.5.11. Опыт с тревожной реакцией 10.5.12. Опыт с мыслительным усилием 10.5.13. Опыт с загадыванием числа 10.5.14. Опыт с обусловленным откликом
Глава 11. Цифровой пульсоксиметр
11.1. Принцип работы и устройство сенсора МАХЗ0102 11.1.1. Устройство микросхемы МАХ30102 11.1.2. Основные технические характеристики пульсоксиметра МАХЗ0102 11.2. Подключение МАХ30102 к плате Arduino Uno 11.2.1. Установка библиотеки пульсоксиметра 11.2.2. Проверка и настройка пульсоксиметра 11.2.3. Встроенный датчик приближения 11.3. Измеритель частоты пульса и сатурации крови
Глава 12. Датчик общего качества воздуха
12.1. Устройство и характеристики сенсора CCS811 12.1.1. Основные технические характеристики датчика качества воздуха CCS811 12.1.2. Внимание: особенности эксплуатации сенсора 12.2. Модуль расширения CCS811 12.2.1. Назначение выводов модуля 12.2.2. Установка библиотеки Arduino 12.3. Подключение и проверка модуля 12.4. Монитор качества воздуха с OLED-дисплеем 12.4.1. Опыты с измерителем качества воздуха 12.4.2. Задание для самостоятельной работы над проектом 12.5. Онлайн-мониторинг качества воздуха 12.5.1. Проблема совместимости ESP8266 и CCS811 12.5.2. Задание для самостоятельной работы
Глава 13. Измерение пыльности и дымности воздуха
13.1. Датчик пыли SHARP GP2Y1014AU0F 13.1.1. Основные технические характеристики датчика пыли GP2Y1014AU0F 13.1.2. Воздушный поток через датчик 13.1.3. Управление подсветкой 13.1.4. Назначение выводов датчика пыли 13.1.5. Монтаж датчика пыли 13.2. Подключение датчика пыли к плате Arduino 13.3. Демонстрационный скетч и калибровка датчика 13.3.1. Начальное напряжение и калибровка 13.4. Определение наличия дыма в воздухе 13.4.1. Построение диаграммы в таблице Excel 13.4.2. Задания для самостоятельной работы
Глава 14. Шагомер на цифровом акселерометре LIS2DS12
14.1. Назначение и функции акселерометра LIS2DS12 14.1.1. Основные технические характеристики акселерометра LIS2DS12 14.1.2. Встроенные функции акселерометра LIS2DS12 14.2. Модуль акселерометра LIS2DS12 14.2.1. Назначение выводов модуля 14.3. Подключение и проверка модуля 14.4. Шагомер с OLED-дисплеем 14.5. Задания для самостоятельной работы
Глава 15. Трехточечный электрокардиограф
15.1. Фазы кардиограммы 15.2. Назначение и расположение электродов 15.3. Модуль электрокардиографа AD8232 15.3.1. Назначение выводов модуля ЭКГ 15.3.2. Электрическая безопасность — это важно! 15.3.3. Подключение кардиографа к Arduino Uno 15.4. Кардиомонитор с цветным TFT-дисплеем 15.5. Задания для самостоятельной работы
Глава 16. Измеритель скорости пульсовой волны
16.1. Схема и макет измерительного устройства 16.2. Измерение скорости пульсовой волны 16.3. Задания для самостоятельной работы
Глава 17. Измерение биопотенциала мышц
17.1. Изготовление и подключение электродов для миографии 17.2. Измерение биопотенциала бицепса 17.3. Миография в прикладных проектах 17.3.1. Переменный волнообразный сигнал 17.3.2. Нестабильный сигнал с помехами 17.3.3. Необходимость значительных аппаратных и вычислительных ресурсов
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Содержимое электронного архива
Приложение 2. Источники питания для проектов Arduino
П2.1. Автономное питание макетов и устройств П2.1.1. Источник питания на одной батарее ААА П2.1.2. Заряжаемый источник питания на литий-полимерной батарее Модуль повышающего преобразователя Модуль зарядного устройства Li-Po Литий-полимерный аккумулятор Схема подключения и монтаж
Приложение 3. Коэффициенты излучения поверхности различных материалов
Предметный указатель
Скачать Здоровье, спорт и окружающая среда в проектах Arduino
Внимание
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Название: Здоровье, спорт и окружающая среда в проектах Arduino