전기 전자 소프트웨어 개발의 시작과 활용

팅커캐드 & 아두이노

최훈 지음

ISBN 979-11-407-0200-8 93000 / 정가 29,800원 / 548쪽

카테고리 분류

국내도서 > IT 모바일 > 컴퓨터 공학 > 마이크로 프로세서

국내도서 > IT 모바일 > 컴퓨터 공학 > 취미 공학

책 소개

키트 없이 배우는 IoT 사물 인터넷과 인공지능의 시작,

전기 전자 소프트웨어 개발을 위한 팅커캐드 & 아두이노

팅커캐드 환경에서 비전공자나 입문자가 아두이노를 활용하는 데 필요한 전자 회로와 프로그래밍에 대한 기본 개념의 이해를 높이고 다양한 체험 실습 활동 예제를 통해 프로젝트를 활용하는 방법을 학습할 수 있다.

별도의 키트 없이 팅커캐드를 이용하여 실습하면서 IoT 사물 인터넷과 인공지능의 작동 원리를 이해하고, 전자 회로의 기본 원리 및 동작, 그리고 흥미롭고 다양한 프로젝트를 통해 전자 부품 및 전자 회로와 아두이노 활용 방법을 배울 수 있다. 부록으로 아두이노 프로그래밍을 위한 팁과 프로그래밍을 위한 기초 C, C++ 문법을 제공한다.

이 책의 장점은 아래의 단 3가지 문장만 기억하면 된다!

1. 누구나 쉽게 따라할 수 있는 체험 활동 실습형 구성

2. 키트가 없어도 바로 배우는 아두이노 프로그래밍!

3. 전자 회로의 기본 원리부터 동작, 프로젝트 완전 학습

이 책의 구성은 다음의 단 3가지 스텝만 기억하면 된다!

Step 1	Step 2	Step 3
전자 회로의 개념 및 원리 기반의 단계별 아두이노 학습	다양한 프로젝트 기반 전자 회로와 아두이노 프로그래밍 균형 학습	모든 과정을 상세한 그림, 도표, 소스 코드 설명으로 자기 주도 학습 가능

저자 약력

최훈 교수

충북대학교 대학원 전자공학 석사, 동 대학원 전자공학 박사, LG반도체(주) 연구원, 한국표준과학연구원 Post-Doc 현) 동의대학교 전자공학과 교수, 주요 연구분야 : 디지털 신호처리, 계측 신호처리, 신호처리 응용, 디지털 시스템 설계(HDL)

차례

<1장> 전기의 기본 개념과 팅커캐드

1-1 전기란 무엇인가?

1-2 전기의 기본 개념

전압(voltage)

전류(current)

저항(resistance)

전기가 흐르는 전구

1-3 전자 회로의 기초

전자 회로와 회로도

닫힌 회로와 열린 회로

직렬 회로와 병렬 회로

부품 기준 지정 문자

체험활동 ❶ 팅커캐드를 이용하여 회로 작성하기

1-1 팅커캐드 시작하기

팅커캐드 접속하기

계정 유형 및 계정 생성 방법 선택하기

계정 생성을 위한 기본 정보 작성하기

계정 생성 완료 및 로그인하기

1-2 팅커캐드 사용하기

회로 만들기의 시작

회로 화면에서 새 회로 만들기

회로 부품을 선택

작업판에 배치하기

회로 부품의 회전 및 대칭하기

회로 부품들을 도선으로 연결하기

도선의 색상 바꾸기

작성한 전자 회로의 동작 확인하기

<2장> 전압과 전류의 표현 및 측정

2-1 전압의 표현 방법

두 지점 사이에서 전기 에너지의 상대적인 차이인 전압

크기와 방향을 갖는

2-2 전류의 표현 방법

전기 에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 전류

크기와 방향을 갖는 전류

체험활동 ❶ 전압과 전류 측정하기

1-1 전압과 전류를 측정하는 멀티미터

팅커캐드의 멀티미터

멀티미터의 측정 모드를 선택하는 방법

전압을 측정하기 위한 멀티미터의 병렬연결

전류를 측정하기 위한 멀티미터의 직렬연결

1-2 회로의 전압과 전류 측정하기

전구에 걸리는 전압 측정하기

회로에 흐르는 전류 측정하기

<3장> 저항과 옴의 법칙

3-1 저항과 저항기

전류의 흐름을 방해하는 저항

탄소 피막 저항

3-2 옴의 법칙

3-3 저항의 직렬연결과 병렬연결

저항의 직렬연결

저항의 병렬연결

3-4 저항에서 소비되는 전력

전력이란?

공급전력과 소비전력

체험활동 ❶ 옴의 법칙 이해하기

1-1 전원 공급 장치

전기 에너지를 공급하는 전원 공급 장치

전원 공급 장치의 정전압 모드와 정전류 모드

1-2 전압과 전류의 측정으로 옴의 법칙 이해하기

간단한 저항회로 구성

전압 및 전류 측정

체험활동 ❷ 직렬 및 병렬 연결된 저항 회로의 이해

2-1 직렬로 연결된 저항 회로

직렬 저항 회로 구성하기

시뮬레이션으로 직렬연결된 저항의 전압-전류 특성 확인하기

2-2 병렬로 연결된 저항 회로

병렬 저항 회로 구성하기

시뮬레이션으로 병렬 저항 회로에서 전압-전류 특성 확인하기

<4장> 에너지를 저장하는 커패시터와 인덕터

4-1 커패시터란 어떤 부품인가?

커패시터

전해 커패시터와 세라믹 커패시터

커패시터에서 전기 에너지를 저장하는 원리

커패시터의 충전과 방전

디바운스 회로

4-2 인덕터란 어떤 부품인가?

인덕터

인덕터의 동작

체험활동 ❶ 커패시터의 동작 이해

1-1 커패시터의 동작 확인을 위한 회로 구성

1-2 커패시터의 충전 동작 확인하기

1-3 커패시터의 방전 동작 확인하기

체험활동 ❷ 인덕터의 동작 이해

2-1 인덕터의 동작 확인을 위한 회로 구성

2-2 인덕터의 동작 확인

<5장> 다이오드와 트랜지스터

5-1 반도체란?

5-2 다이오드란 어떤 부품인가?

다이오드의 바이어스

다이오드의 종류

5-3 트랜지스터란 어떤 부품인가?

트랜지스터

트랜지스터의 기본 동작

트랜지스터를 활용한 스위칭 회로

체험활동 ❶ 다이오드의 기본 동작 이해

1-1 다이오드의 순방향 바이어스

1-2 다이오드의 역방향 바이어스

체험활동 ❷ 다이오드 정류회로의 동작 이해

2-1 원하는 형태의 전압 신호를 만드는 함수 생성기

2-2 시간에 대한 신호의 변화를 화면에 출력하는 오실로스코프

2-3 다이오드 정류회로의 동작

다이오드 반파 정류회로의 구성

다이오드 반파 정류회로의 동작

체험활동 ❸ LED의 동작 이해

3-1 LED의 기본 동작

LED 동작 확인을 위한 회로 구성

LED의 동작

체험활동 ❹ 트랜지스터 스위칭 회로의 동작 이해

4-1 트랜지스터의 스위칭 동작

트랜지스터 스위칭 회로의 구성

트랜지스터 스위칭 회로의 동작

<6장> 아두이노 시작하기

6-1 아두이노란?

아두이노 보드

소프트웨어 개발 환경

아두이노 통합개발환경 사용하기

6-2 팅커캐드의 아두이노 시뮬레이터

체험활동 ❶ 아두이노 시뮬레이터 사용하기

1-1 아두이노 시뮬레이터

체험활동 ❷ 브레드보드 사용하기

2-1 브레드보드

2-2 브레드보드를 이용한 회로 구성

<7장> 아날로그 신호와 디지털 신호

7-1 신호란?

신호의 기본 개념

직류 신호와 교류 신호

7-2 아날로그 신호와 디지털 신호

<8장> 디지털 데이터 입출력

8-1 아두이노의 데이터 입출력

디지털 출력 함수의 사용 방법

디지털 입력 함수의 사용 방법

8-2 디지털 입력을 위한 풀업 저항과 풀다운 저항

풀업 저항

풀다운 저항

내부 풀업 저항

체험활동 ❶ Blink 예제 이해하기

1-1 스케치의 기본 구성과 내용

체험활동 ❷ 시리얼 모니터 사용하기

2-1 아두이노의 시리얼 모니터

2-2 시리얼 모니터의 사용 방법

시리얼 통신을 위한 초기화 작업

시리얼 모니터를 이용한 데이터 출력

시리얼 모니터를 이용한 데이터 입력

체험활동 ❸ LED 신호등 만들기

3-1 신호등을 위한 LED와 저항

3-2 LED 신호등

체험활동 ❹ 푸시 버튼을 이용한 디지털 카운터 만들기

4-1 디지털 데이터 입력을 위한 푸시 버튼

4-2 디지털 카운터 만들기

<9장> 아날로그 데이터 입출력

9-1 아두이노의 아날로그 데이터 입출력

9-2 아날로그 입력을 위한 아날로그-디지털 변환기

아날로그-디지털 변환기

아날로그 입력 함수의 사용 방법

아날로그 데이터 입력의 정확도를 높이기 위한 AREF 핀의 사용

9-3 아날로그 출력을 위한 펄스 폭 변조

펄스 폭 변조

아날로그 출력 함수의 사용 방법

아날로그 입력 범위와 출력 범위 맞추기

체험활동 ❶ LED의 밝기 조절하기

1-1 PWM 출력을 이용한 LED 밝기 조절

체험활동 ❷ 가변 저항으로 LED 밝기 조절하기

2-1 가변 저항

2-2 가변 저항을 이용한 LED 밝기 조절

체험활동 ❸ RGB LED를 이용한 무지개 조명 만들기

3-1 가산 혼합 원리를 이용하는 RGB LED

가산 혼합 원리

RGB LED

3-2 RGB LED를 이용한 무지개 조명

<10장> 함수와 라이브러리

10-1 아두이노 함수

아두이노의 내장 함수

아두이노의 사용자 함수

10-2 아두이노 라이브러리

체험활동 ❶ 서보 모터 제어하기

1-1 서보 모터

서보 모터의 동작 원리

서보 모터 라이브러리

1-2 서보 모터 제어

체험활동 ❷ 키패드 사용하기

2-1 키패드

키패드의 동작 원리

키패드 라이브러리

2-2 키패드를 사용하여 입력 받기

<11장> 7-세그먼트 디스플레이

11-1 7-세그먼트 디스플레이 287

11-2 7-세그먼트 디코더 290

체험활동 ❶ 7-세그먼트에 0부터 9까지 숫자 표시하기

1-1 아두이노 출력으로

7-세그먼트 직접 제어하기 294

1-2 CD4511을 사용하여

7-세그먼트 제어하기 299

체험활동 ❷ 7-세그먼트를 이용한 디지털 카운터 만들기

2-1 7-세그먼트를 이용한 디지털 카운터

<12장> 텍스트 LCD

12-1 일반 LCD 16 X 2

12-2 I2C 방식의 텍스트 LCD

12-3 LCD의 CG-ROM과 CG-RAM

12-4 텍스트 LCD 라이브러리와 멤버 함수

체험활동 ❶ 텍스트 LCD의 종류별 라이브러리 사용 방법

1-1 일반 LCD 16 X 2와 LiquidCristal 라이브러리

1-2 I2C 방식의 LCD(MCP23008)와 Adafruit_LiquidCrystal 라이브러리

1-3 I2C 방식의 LCD(PCF8574)와 LiquidCrystal_I2C 라이브러리

체험활동 ❷ 텍스트 LCD의 기본 동작 제어하기

2-1 LCD의 기본 동작 확인을 위한 회로 준비

2-2 멤버 함수를 사용한 LCD의

기본 동작 제어

clear() 함수, setCursor() 함수

cursor() / noCursor() 함수, home( ) 함수

blink() / noBlink() 함수

display() / noDisplay() 함수

scrollDisplayLeft() / scrollDisplayRight() 함수

autoscroll() / noAutoscroll 함수

leftToRight() / rightToLeft() 함수

체험활동 ❸ 텍스트 LCD에 사용자 정의 문자 출력하기

3-1 사용자 정의 문자 출력

<13장> 다양한 센서 사용하기

13-1 팅커캐드의 다양한 센서

체험활동 ❶ 기울기 센서를 이용한 기울기 감지 시스템 만들기

1-1 기울기 센서

1-2 기울기 감지 시스템

체험활동 ❷ 토양 수분 센서를 이용한 스마트 화분 만들기

2-1 토양 수분 센서

2-2 스마트 화분

체험활동 ❸ 포토 레지스터로 스마트 가로등 만들기

3-1 포토 레지스터

3-2 스마트 가로등

체험활동 ❹ PIR 센서로 침입 감지 시스템 만들기

4-1 PIR 센서

4-2 침입 감지 시스템

체험활동 ❺ 힘 센서를 이용한 압력 측정 시스템 만들기

5-1 힘 센서

5-2 압력 측정 시스템

체험활동 ❻ 가스 센서를 이용한 가스 누출 경보기 만들기

6-1 가스 센서

6-2 가스 누출 경보기

체험활동 ❼ 온도 센서로 디지털 온도계 만들기

7-1 온도 센서

7-2 디지털 온도계

체험활동 ❽ 휨 센서를 이용한 가위-바위-보 인식 시스템 만들기

8-1 휨 센서

8-2 가위-바위-보 인식 시스템

체험활동 ❾ 초음파 센서를 이용한 거리 측정 시스템 만들기

9-1 초음파 센서

9-2 초음파 거리 측정 시스템

<14장> 다양한 출력 장치 사용하기

14-1 팅커캐드의 다양한 출력 장치

체험활동 ❶ 네오픽셀 조명 만들기

1-1 네오픽셀

1-2 네오픽셀 조명 만들기

체험활동 ❷ 진동 모터를 이용한 카페 진동벨 만들기

2-1 진동 모터

2-2 카페 진동벨 만들기

체험활동 ❸ DC 모터를 이용하는 RC카 조종하기

3-1 DC 모터와 하비 기어 모터

3-2 RC카 조종하기

체험활동 ❹ 피에조 버저로 멜로디 연주하기

4-1 피에조 버저

4-2 피에조 버저를 이용한 멜로디 연주

음계 정의 부분

멜로디 작성 부분

음표 및 쉼표의 길이를 설정하는 부분

연주하는 부분

<15장> 기타 장치 사용하기

15-1 기타 장치들

체험활동 ❶ 릴레이 사용하기

1-1 릴레이

1-2 릴레이를 이용한 전구 제어

체험활동 ❷ 적외선 리모컨 사용하기

2-1 적외선

2-2 적외선 리모컨으로 LED 제어하기

체험활동 ❸ EEPROM을 활용한 디지털 도어락 만들기

3-1 EEPROM

EEPROM에 데이터를 저장하고 읽기

키패드로 입력 받은 6자리 비밀번호를 EEPROM에 저장하기

3-2 디지털 도어락 만들기

<부록1> 아두이노 프로그래밍

1. 아두이노 프로그래밍을 위한 Tip

2. 아두이노 프로그래밍을 위한 기초 C, C++ 문법

<부록2> 아스키코드 표