모두의 아두이노 누구나 쉽게 배우는 전자 회로 공작과 프로그래밍

누구나 쉽게 배우는 전자 회로 공작과 프로그래밍

다카모토 다카요리 지음 | 장진희 옮김

길벗 2016년 07월 26일 출간 종이책 : 2016년 06월 13일 출간

작품소개

책소개

아두이노는 LED, LCD, 모터, 스위치, 온도 센서, 거리 센서, 가속도 센서 등의 전자 부품을 제어하는 데 뛰어난 마이크로 보드다. 『모두의 아두이노』는 아두이노가 무엇인지 알아보고, 기울기 센서, 온도 센서, 가속도 센서, LED, LCD, DC 팬 등을 활용한 예제로 프로그래밍과 전자 회로 공작을 확실하게 배울 수 있다.

목차

지은이 머리말
옮긴이 머리말
이 책의 특징과 활용법
목차

1부 준비 편

1장 아두이노는 무엇인가?

1 아두이노의 탄생과 배경
2 아두이노
___2.1 아두이노와 통합 개발 환경을 알아보자
___2.2 아두이노로 무엇을 할 수 있을까
___2.3 아두이노 마이컴 보드의 종류
___2.4 아두이노의 확장성
___2.5 오픈 소스 하드웨어와 아두이노의 보급
___2.6 새로운 제품 제작의 혁신
3 아두이노의 특징과 장점
4 아두이노의 기능
___4.1 아두이노 마이컴 보드
___4.2 아두이노의 인터페이스
5 아두이노 준비
___5.1 준비해야 할 전자 부품
___5.2 컴퓨터에 통합 개발 환경(IDE) 구축
___5.3 무엇을 더 알아야 할까
6 통합 개발 환경 준비
___6.1 통합 개발 환경 다운로드
___6.2 통합 개발 환경 설치
___6.3 통합 개발 환경의 메뉴
___6.4 컴퓨터와 아두이노를 연결하기 위한 드라이버 설정과 확인
7 아두이노를 효율적으로 공부하자
___7.1 아두이노를 시스템으로 놓고 이해하기
___7.2 아두이노를 공부하는 두 단계
___7.3 아두이노 사용 순서
___7.4 공부 속도를 더 빠르게 하기
___7.5 아두이노에 빠르게 능숙해지기

2장 아두이노를 작동해 보자

1 컴퓨터와 아두이노를 USB 케이블로 연결할 때 주의할 점
2 스케치 예제를 실행해 보자
___2.1 스케치 작성하기(스케치 예제 불러오기)
___2.2 아두이노 실행하기(스케치를 컴파일하여 업로드하고 실행하기)
___2.3 한 단계 더! ① 예제 스케치를 이해해 보자
___2.4 한 단계 더! ② 예제 스케치를 바꿔 보자
3 컴퓨터와 아두이노의 시리얼 통신(시리얼 모니터 표시)
___3.1 스케치 입력
___3.2 시리얼 통신의 활용
4 브레드보드와 점퍼 와이어를 사용해 보자
___4.1 브레드보드의 구조를 살펴보자
___4.2 브레드보드를 사용하여 스케치를 실행해 보자
5 아날로그 입출력, 디지털 입출력, 시리얼 통신을 알아보자
___5.1 아날로그 입출력
___5.2 디지털 입출력
___5.3 시리얼 통신

3장 프로그래밍 기초

1 시작하기 전에 알아둘 것
___1.1 아두이노는 어떤 방식으로 움직이는가
___1.2 프로그램 컴파일과 업로드
___1.3 디버깅과 문제 해결
2 C언어 기초 문법을 배워 보자
___2.1 공백 문자 사용 방법
___2.2 주석 사용 방법
___2.3 숫자 값을 정의하는 방법
___2.4 데이터형 선언하는 방법
___2.5 문자열과 문자
___2.6 식별자와 키워드
___2.7 계산식과 연산자
___2.8 처리 구문과 처리 부분
___2.9 함수
___2.10 전처리기
3 변수를 사용해 보자
___3.1 변수를 사용해 보자
___3.2 계산식이나 제어문으로 변수를 바꿔 보자
___3.3 전처리기로 변수 선언하기
___3.4 const와 static 변수
___3.5 변수의 범위와 메모리 크기
___3.6 형 변환
___3.7 전역 변수와 지역 변수의 사용 범위
4 제어문을 배워 보자
___4.1 판단과 반복 작업
___4.2 변화를 판단하자(if-else 제어문)
___4.3 변수나 값을 사용한 분기 정리(switch-case 제어문)
___4.4 변수를 사용해 반복해 보자(for 제어문)
___4.5 조건을 사용해 반복해 보자(while 제어문과 do-while 제어문)
___4.6 break 문 사용
___4.7 프로그램 흐름을 생각해 보자(알고리즘)
5 함수를 사용해 보자
___5.1 함수
___5.2 void 형 매개변수와 반환 값
___5.3 재귀 호출을 배워 보자
___5.4 외부 함수를 사용해 보자
6 자주 사용하는 것들
___6.1 배열
___6.2 구조체
___6.3 문자와 문자열 함수
___6.4 시간 제어 함수
___6.5 아두이노의 setup 함수, loop 함수와 표준 C언어의 main 함수의 관계
___6.6 문제가 생겼을 때는 어떻게 할까

2부 기초 편

4장 입력 부품을 능숙하게 사용하자

1 아날로그와 디지털 입력을 배워 보자
___1.1 아날로그 입력 함수
___1.2 디지털 입력 함수
___1.3 디지털 입력에 사용하는 풀업 저항
2 아날로그 입력(가변저항과 전압 측정)을 배워 보자
___2.1 가변저항과 배선
___2.2 가변저항을 사용하는 스케치 작성
___2.3 건전지 전압 측정
___2.4 변환식에 편리한 map 함수를 배워 보자
3 디지털 입력(택트 스위치와 기울기 센서)을 배워 보자
___3.1 택트 스위치 사용 방법
___3.2 택트 스위치를 아두이노와 연결하는 방법
___3.3 택트 스위치를 사용하기 위한 스케치 작성
___3.4 기울기 센서 사용 방법
___3.5 기울기 센서를 아두이노와 연결하는 방법
___3.6 기울기 센서를 사용하기 위한 스케치 작성
___3.7 기울기 센서를 사용하여 전원 바꾸기

5장 출력 부품을 능숙하게 사용하자

1 아날로그와 디지털 출력을 배워 보자
___1.1 아날로그 출력 함수
___1.2 디지털 출력 함수
2 PWM을 사용한 아날로그 출력(LED와 압전 스피커 제어)을 배워 보자
___2.1 PWM(펄스 폭 변조)
___2.2 PWM 제어를 사용하기 위한 LED와 저항 연결 방법
___2.3 PWM 제어로 LED를 켜는 스케치
___2.4 PWM 제어로 압전 스피커 사용하기
3 디지털 출력으로 LED 제어하기
___3.1 디지털 출력을 사용하기 위한 LED 연결 방법
___3.2 LED를 빠르게 깜빡이게 하기
___3.3 LED의 밝기
___3.4 LED의 밝기 변화시키기
4 디지털 출력으로 압전 스피커 제어하기
___4.1 디지털 제어로 스피커에서 소리 나게 하기
___4.2 디지털 제어로 스피커 음계 바꾸기
___4.3 tone 함수를 사용하여 스피커 음계 바꾸기
5 아날로그 출력으로 모터 작동하기
___5.1 소형 DC 팬을 작동해 보자
___5.2 가변저항으로 팬을 제어해 보자

3부 ‘한 단계 더’ 편

6장 고급 입출력 부품을 사용해 보자

1 온도 센서(아날로그)를 사용해 보자
___1.1 연결해 보자
___1.2 스케치를 작성해 보자
___1.3 작동해 보자
___1.4 디지털 입력 포트를 전원과 GND로 사용하는 방법
___1.5 중요한 점을 알아보자
2 광센서(아날로그)를 사용해 보자
___2.1 연결해 보자
___2.2 스케치를 작성해 보자
___2.3 작동해 보자
___2.4 바꿔 보자
___2.5 중요한 점을 알아보자
3 가속도 센서(아날로그)를 사용해 보자
___3.1 연결해 보자
___3.2 스케치를 작성해 보자
___3.3 작동해 보자
___3.4 바꿔 보자
___3.5 중요한 점을 알아보자
4 초음파 거리 센서(아날로그)를 사용해 보자
___4.1 초음파 거리 센서란
___4.2 초음파 거리 센서를 연결해 보자
___4.3 스케치를 작성해 보자
___4.4 작동해 보자
___4.5 중요한 점을 알아보자
5 적외선 거리 센서(아날로그)를 사용해 보자
___5.1 적외선 거리 센서의 구조 살펴보기
___5.2 연결해 보자
___5.3 스케치를 작성해 보자
___5.4 작동해 보자
___5.5 바꿔 보자
___5.6 중요한 점을 알아보자
6 액정 디스플레이(LCD)를 사용해 보자
___6.1 연결해 보자
___6.2 스케치를 작성해 보자
___6.3 작동해 보자
___6.4 응용해 보자
___6.5 중요한 점을 알아보자

7장 여러 가지 팁

1 타이머 기능 사용하기
___1.1 타이머 기능이란
___1.2 일정 시간 간격으로 센서 값 가져오기
___1.3 타이머 기능 응용
2 탭으로 스케치 여러 개 사용하기
___2.1 탭 화면 설정하기
___2.2 탭 화면 편집하기
___2.3 탭 화면을 사용하여 컴파일 및 저장 폴더 선택하기
3 비휘발성 메모리 EEPROM 사용하기
___3.1 EEPROM 기능이란
___3.2 EEPROM 사용 방법
___3.3 EEPROM 사용 시 주의할 점
4 인터럽트 기능 사용하기
___4.1 아두이노의 인터럽트 처리란
___4.2 인터럽트 처리를 사용하는 스케치 예제
5 시리얼 통신 기능 사용하기
___5.1 시리얼 통신에 사용하는 함수
___5.2 아두이노 두 개로 시리얼 통신 해 보기
___5.3 아두이노 두 개를 사용하는 스케치
___5.4 컴퓨터 키보드로 아두이노에 데이터 보내기
6 알아두면 좋은 아두이노 정보
___6.1 아두이노 레퍼런스
___6.2 문제 해결 방법
___6.3 새로운 센서나 전자 부품 사용하기
___6.4 새로운 전자 부품 구매하기

8장 아두이노 없이 아두이노를 다뤄 보자

1 Autodesk 123D Circuits
___1.1 회원 가입하기
___1.2 메뉴 살펴보기
2 Blink 예제로 123D Circuits 실습해 보기
___2.1 아두이노 배치하고 코드 업로드하여 실행하기
___2.2 다른 부품 배치하고 시뮬레이션해 보기
3 7 세그먼트 디스플레이 제어
___3.1 7 세그먼트 디스플레이란
___3.2 7 세그먼트 디스플레이 연결하기
___3.3 7 세그먼트 디스플레이 제어 코드 작성하기
___3.4 IC 칩을 사용한 7 세그먼트 디스플레이

부록

A 이 책에서 사용한 전자 부품
B 이 책에서 사용한 전자 부품용 스케치 정리
C 탭 실드 소개
D 아두이노 관련 사이트

찾아보기

책 속으로

이 책은 전기 전자를 잘 모르는 사람들이 오픈소스 하드웨어인 아두이노를 이용한 공작의 세계를 쉽고 빠르게 알게 하려고 집필했다.
나는 2011년 1월 한 공부 모임에서 아두이노를 알게 됐다. 저렴한 가격의 센서들을 간단히 사용할 수 있다고 들었기에 그 날 바로 인터넷으로 주문하여 사용하기 시작했다. 그 후 참고 서적도 많이 사서 보고, 다양한 전자 부품을 사서 시험해 보기도 했다. 이때 알 수 있었던 건 실로 놀랄 만큼 짧은 기간에 생각했던 것들을 만들 수 있다는 사실이었다. 게다가 다루기 어려운 자이로 센서나 3축 가속도 센서도 사용할 수 있게 된 후에는 온몸이 두근거리기 시작했다.
최근 몇 년간 오픈소스 하드웨어의 개념은 전 세계로 퍼지기 시작하여 교육뿐만 아니라 DIY 영역이나 기업에서도 사용하기 시작했다. 2012년에 출간된 책 《MARKERS》(크리스 앤더슨 지음, NHK 출판)가 화제가 되어 일종의 사회 현상으로 발전했고, 미국의 오바마 대통령도 영향을 받아 '3D 프린터'의 보급을 주장했다. 또한, 개인이 제품을 직접 만드는 일은 간단한 일이 되는 '제3차 산업혁명'의 움직임이 일어나기도 했다. 이 모든 것이 불과 얼마 전의 이야기이다.
이 책을 정리하기에 앞서 회로도를 없애고 케이블을 이용한 배선을 줄였으며, 더 나아가 아두이노를 작동시키는 스케치(프로그래밍)도 짧게 만들기 위해 신경 썼다. 이렇게 신경 썼으니 전기 전자를 전공하지 않은 사람들, 때에 따라서는 초등학생이라도 아두이노를 사용할 수 있었으면 하는 생각이다. 지금까지는 없었던 아두이노 팬층을 만들기 위해 정리했다고도 할 수 있다.
예전에 나는 존경하는 분에게 '시스템은 무엇인가?'라는 것을 배운 적이 있다. 그때 '시스템이란 입력과 출력, 그리고 처리 기능을 가진 것'이라는 걸 알게 되었다. 이 간단명료한 것이 뇌리에 박혀서 지금까지도 시스템을 개발할 때 뿌리가 되고 있다. 아두이노를 이용해 시스템을 만들 때는 센서가 '입력'이고, LED나 LCD(액정 디스플레이), 스피커 등이 '출력'이며, 이를 서로 연결하는 '처리가 프로그래밍이라는 것을 이해한 후 시작하고 있다. 이 책의 기본이되 는 생각의 흐름도 '시스템 = 입력 + 처리 + 출력'이고, 이를 바탕으로 아두이노를 빠르게 이해할 수 있게 했다.
이 책은 기본적인 아두이노 프로그래밍 기술을 정리한 것이기는 하지만 몇 가지 기교에 관해서도 설명하고 있다. 이 기교들은 임베디드, 정보, 건축, 환경 분야 등에서 공부하고 있는 사람이나 예술 분야에서 LED를 제어하는 등의 활동을 하는 사람에게도 폭넓게 이용될 수 있는 기술을 포함하고 있다.
이 책이 독자의 두뇌를 활성화시켜서 수준 높은 기술을 사용한 제품 개발에 도움이 될 수 있길 바란다. _지은이 머리말 중에서

아두이노를 처음 접했을 때가 생각납니다. 기본적인 회로 이론은 학부 때 배워서 알고 있었지만, 막상 배운 것을 이용해서 무언가를 만드는 일은 처음이었기에 참 막막했습니다. 더군다나 당시에는 한국에 아두이노가 많이 알려지지 않아 한국어로 된 자료를 찾기가 쉽지 않았습니다. 외국어로 구글에서 자료를 찾아가며 밤도 많이 새고, 이론으로 배운 것을 실제로 적용하는 과정에서 부품도 많이 태워 먹었습니다. 조금이라도 여러 사람과 함께 고민해 보면 어떨까 하여 페이스북 아두이노 페이지도 운영하다 보니, 이렇게 아두이노 입문서를 번역할 기회가 생겼습니다.
이 책을 번역하면서 이 책으로 입문하는 분들이 아두이노에 흥미를 느끼고 기초 지식을 잘 습득할 수 있도록 지은이가 여러 부품을 직접 사용해 보며 노력한 흔적을 곳곳에서 찾아볼 수 있었습니다. 이 책은 입문서이므로 깊고 자세한 내용을 가르쳐 주진 않지만, 처음 시작하는 분들이 이 책을 통해 아두이노의 기초를 이해하고 더 흥미를 느껴 앞으로 나아갈 수 있는 디딤돌이 되었으면 하는 바람입니다. _옮긴이 머리말 중에서

출판사 서평

[간단한 책 소개]
아두이노로 나만의 DIY 장난감을 만들어 보세요!

아두이노는 LED, LCD, 모터, 스위치, 온도 센서, 거리 센서, 가속도 센서 등의 전자 부품을 제어하는 데 뛰어난 마이크로 보드입니다. 간단히 컴퓨터에 USB 케이블로 연결하고 만든 프로그램을 업로드하면 바로 사용할 수 있습니다. 전자 부품을 연결하고 프로그래밍하면 불이 켜지게 하거나, 소리가 나게 하거나, LCD에 글자가 나타나게 하는 등 전자 회로 제어를 할 수 있습니다. 이런 간단한 전자 회로 제어를 응용하면 우리가 잘 알고 있는 드론, 3D 프린터, RC 카, 로봇 등을 만들 수도 있고, 자동으로 식물에 물을 주는 시스템이나 움직임이 있으면 불이 켜지는 시스템을 만드는 등 다양하게 활용할 수 있습니다.

이 책으로 아두이노의 무한한 가능성에 한 걸음 내디뎌 보세요. 이 책에서는 아두이노가 무엇인지 알아보고, 기울기 센서, 온도 센서, 가속도 센서, LED, LCD, DC 팬 등을 활용한 예제로 프로그래밍과 전자 회로 공작을 확실하게 배웁니다. 전자 부품과 아두이노 보드가 없어도 예제를 실습해 볼 수 있는 프로그램까지 소개합니다. 이 책이 여러분의 첫걸음을 도와줄 거예요. 지금부터 아두이노로 무엇을 해 볼지 마음껏 상상해 보세요!

[출판사 리뷰]
누구나 재미있게 아두이노 공작과 프로그래밍을 배울 수 있다!

준비: 아두이노가 무엇인지 알아보고, 프로그래밍 기초 배우기
아두이노로 무엇을 할 수 있는지, 아두이노의 장점은 무엇인지, 필요한 준비물은 무엇인지, 컴퓨터에는 어떤 준비를 해놓아야 하는지, 효율적인 공부 방법은 무엇인지 알아봅니다.

기초: 전자 회로 공작과 프로그래밍을 통해 각종 입출력 부품 다루기
각종 센서로 기울기, 온도, 밝기, 속도, 거리를 측정해 봅니다. 불을 깜빡이게 하거나, 스위치를 누르면 소리가 나게 하거나, LCD에 글자가 나타나게 해 봅니다.

한 단계 더!: 전자 부품과 보드 없이 아두이노 예제 실습하기
전자 부품과 아두이노 보드가 없다면 Autodesk 123D Circuits로 아두이노 예제를 실습해 보세요. 이 프로그램으로 숫자 디스플레이 예제를 실습합니다.

예제 소스 ▶ https://github.com/gilbutITbook/006835

작가정보

저자(글) 다카모토 다카요리

저자 : 다카모토 다카요리
저자 다카모토 다카요리는 공학 박사, 1급 건축사. 2010년 일본 총무성의 ‘고용 창출 ICT 연결 프로젝트’에서 모바일 교재를 개발했다. 그 후로는 아두이노를 사용한 3G 실드 개발과 보급 사업을 전개했다. 3G 실드는 휴대전화에 사용되는 SIM 카드를 내장한 보드로, 3G 실드를 사용하면 누구나 간단하게 통신 기술을 집어넣은 개발을 할 수 있다. 학생용 전자 공작 코어 기판 혹은 사물 인터넷 솔루션에 관련된 많은 시제품으로 주목받고 있다. 현재는 주식회사 타브레인의 대표 감독(http://tabrain.jp/), NPO 법인 3G 실드 얼라이언스의 대표이사(http://3gsa.org/)이고 다방면으로 활동 중이다.

역자 : 장진희
역자 장진희는 우주의 신비를 풀고자 고려대학교 물리학과를 졸업하고 동 대학원에서 원자핵을 들여다보다 옆길로 새서 아두이노의 재미에 빠진 물리학도. 수개월간 신나게 즐기며 이 재미를 다른 사람들과 공유하기 위해 페이스북 그룹 ‘한국 아두이노 사용자 모임’을 운영 중이다.

번역 장진희